GirişPlastiği bozan bakteriler. Etiket: bakteriler plastik yer. Karton üzerinde hamuru yapılmış bir hücrenin en basit düz modeli
Çin'den bir grup mikrobiyolog ve biyokimyacı, gezegenin ekolojisi ve tüm insanlık açısından önemi göz ardı edilemeyecek bir keşifte bulundu. Polietilen de dahil olmak üzere plastikle beslenen bakteriler bulunmuştur. Açık şu an Bu, giderek büyüyen küresel çevre krizi sorununu çözmenin ilk ışığıdır.
Keşif, Pekin'de bulunan Beihang Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yapıldı. Ancak bilimsel grubun başkanı Jan Yang'ın belirttiği gibi: "Başlangıçta bu hedefe yönelik bir çalışma değildi, şans bana yardımcı oldu." Bir gün, biyokimyacının darmadağın olduğunu kabul ettiği mutfağında darı dolu bir plastik torba fark etti. İçinde birçok küçük larva akın etti ve paketin kendisi sanki makineli tüfek mermileriyle delik deşik olmuş gibi oldu. Bu, Young'ın bu tırtılların polietileni sindirebildiğine inanmasına neden oldu.
Bu larvalar, neredeyse tüm dünyada yaygın olan, iyi bilinen bir tarım zararlısı olan güney tahıl ambarı güvesine (lat. Plodia interpunctella) aitti. Birkaç basit deney, Plodia interpunctella tırtıllarının aslında plastik ürünleri yediğini ve daha da önemlisi sindirdiğini ortaya çıkardı. Ancak larvaların bu konudaki değerinin çok vasat olduğu ortaya çıktı.
Solda: yetişkin güve Güney tahıl ambarı güvesi. Sağda: larvası. İkincisinin bağırsaklarında yeni bakteriler keşfedildi
Gerçek plastik yiyenler güvenin bağırsaklarındaydı; bunlar daha önce bilinmeyen iki bakteri türüydü. Test olarak bu mikroorganizmalar plastik film üzerine yerleştirildi. 28 gün sonra, filmin bir örneği mikroskop altında incelendi; gözle görülür hasar işaretleri gösterdi: uzun oluklar ve 0,4 µm derinliğe kadar çöküntüler. Polietilenin mukavemeti ve suyu itme kabiliyeti neredeyse 2 kat azaldı. Bir ay sonra filmin kütlesi %10'dan biraz daha fazla, polimer bağlarının moleküler ağırlığı ise %13 azaldı. Başka bir deyişle, bilim adamları plastiklerle beslenen bakterilerin varlığına ve plastiklerin biyolojik olarak parçalanmaya (biyogeri dönüşüm) duyarlılığına dair ilk somut kanıtı elde ettiler.
Keşfedilen mikroorganizmaların ana değeri, plastiklerin ve özellikle polietilenin herhangi bir ön işlemine gerek olmamasıdır. Bu durumda bakterileri plastiğin üzerine yerleştirmeniz yeterlidir, onlar da işlerini yapacaklardır.
Zaten hayal bile edilemeyen plastik atık miktarı her yıl 100-140 milyon ton artıyor. Bu tür atıklar kendi başlarına pratik olarak ayrışmaz, bu nedenle insanlık onunla "savaşmanın" bir yolunu bulana kadar birikecektir.
Çinli bilim adamlarının keşif potansiyeli çok büyük. Bunun daha da geliştirilmesi, gezegenimizin çok ihtiyaç duyduğu, inanılmaz derecede kalıcı ve zehirli plastik atıkların temiz biyolojik olarak geri dönüştürülmesine yönelik ilk yöntemlerin geliştirilmesi için bir ön koşul olmalıdır.
Mevcut durumun ciddiyeti en iyi şekilde okyanuslardaki çöp yığınları (Büyük Pasifik Çöp Alanı) tarafından ifade edilmektedir. Plastik atıkların geri dönüşümü için yeni teknolojilerin geliştirilmesine ve mevcut durumun biraz iyileştirilmesine yardımcı olabilir yeni tür plastiklerle beslenen bakteriler.
Keşif Japon araştırmacılar tarafından yapıldı.
Onlara göre mikroorganizma, öncelikle PET (polietilen tereftalat plastikleri) olarak bilinen yaygın bir plastik türünü geri dönüştürme yeteneği nedeniyle ilgi çekicidir. Doğrudan kendim sindirim süreci bakterideki esneklik yavaş yavaş ortaya çıkıyor, bu nedenle keşif için kısa vadeli beklentiler hala oldukça belirsiz, ancak bu arada, Ideonella sakaiensis 201-F6 olarak adlandırılan bakteriyle ilgili daha ileri çalışmalar yeni ortaya çıkmasına yol açabilir. güvenli yollar plastik geri dönüşümü.
Ideonella sakaiensis'in en sevdiği plastik türü olan polietilen tereftalat, hafifliği, dayanıklılığı ve sıvı tutma yeteneği ile karakterize edilir. Bu malzeme sıklıkla sıvı ürünler için kaplar (çeşitli kaplar ve şişeler) yapmak için kullanılır. Yalnızca 2013 yılında dünya çapında yaklaşık 56 milyon ton PET plastiğin üretildiğini ve bunun yalnızca yarısının geri dönüştürüldüğünü unutmayın.
PET'i çeşitli şirketler için bu kadar çekici bir malzeme haline getiren dayanıklılık ve neme dayanıklılık gibi özellikleri aynı zamanda çevre için de büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu malzemenin yarı ömrü çok uzun olduğundan karada ve okyanusta çöp depolama alanları şeklinde birikir.
Bunun için olduğuna inanılıyor tam ayrışma Tipik bir plastik şişenin ömrü yaklaşık 450 yıl sürüyor ve bazı plastikler okyanusta daha hızlı parçalanırken, parçalandıkça zararlı kimyasallar açığa çıkarıyorlar. kimyasal maddeler Bu da çevresel durumu daha da kötüleştiriyor.
Plastik geri dönüşüm tesislerinden toplanan 250 PET örneğinin elenmesiyle, plastik yiyen yeni bir bakteri türü keşfedildi. Bu, Science dergisinde yayınlanan araştırma sonuçlarıyla ilgili bir makalede belirtilmiştir. Müfettişler örnekler arasında maddi bozulma olduğuna dair kanıt aradılar ve sonunda I. sakaiensis'i keşfettiler.
Bu türün bakterileri, bu bileşiği çevre dostu maddelere (tereftalik asit ve etilen glikol) parçalayan iki enzim salgılar. Doğru, bu çok hızlı olmuyor. Çalışma, bakterilerin küçük bir düşük kaliteli polietilen tereftalat film parçasını tamamen sindirmesinin altı hafta sürdüğünü söyledi. Yani, daha kaliteli PET'ten üretilen ürünlerin parçalanması daha da uzun sürecektir.
Gelecekte bilim adamlarının bu süreci hızlandırmanın bir yolunu bulmaları mümkün. Biyomühendislik profesörü Uwe Bornscheuer, aynı Science dergisinde yayınlanan bir sonraki makalesinde, bilim adamlarının bakteriler tarafından salgılanan bu enzimlerin kökenini, daha doğrusu bunların evrimin bir tezahürü olup olmadığını bulmaları gerektiğini yazıyor.
Bornscheuer'e göre bu tür plastik doğada yalnızca 70 yıldır var ve enzimlerin yeni gerçeklere uyum sağlayarak onu "hayatta kalma avantajı" sağlayan bir besin kaynağı olarak kullanmayı öğrenmesi mümkün. Bilim adamı, bu kadar kısa sürede evrimin çok nadir olduğunu, ancak bunun daha önce de gerçekleştiğini ve ek araştırmaların yenilerinin ortaya çıkmasına yol açabileceğini yazıyor. etkili yollar PET plastikle mücadele.
The Wall Street Journal'a verdiği röportajda Bornscheuer, teoride bu bakterilerin çöplüklerdeki plastiğin parçalanmasını hızlandırabileceğini belirtti.
En ilginç olaylardan haberdar olmak için Viber ve Telegram'da Quibl'e abone olun.
PET şişeler
Matt Montagne/Flickr
Japon biyologlar, en yaygın plastik türlerinden biri olan polietilen tereftalatı (PET) işleyebilen yeni bir bakteri türü keşfettiler. Makaleyi dergide bulabilirsiniz Bilim Amerikan Bilimi Geliştirme Derneği tarafından kısaca özetlenmiştir.
Yazarlar bir PET şişe geri dönüşüm tesisinin yakınında yüzlerce toprak ve toprak örneği topladılar ve bu tür koşullarda ne tür bakterilerin yaşadığını analiz ettiler. Biyologlar örnekler arasında bir bakteri türünü izole etmeyi başardılar Ideonella sakaiensisÖzel enzimler kullanarak plastiği hidrolize edebilen 201-F6. Yazarlara göre bu bakteriler, ince (0,2 milimetre) bir polietilen tereftalat filmini 30°C sıcaklıkta altı haftada işleyebiliyor. Organizmaların sadece polimeri parçalamakla kalmayıp onu enerji için de kullandıklarını unutmamak önemlidir.
Bakteriler tarafından yok edilen polietilen tereftalat filmi
Bakteriler polimeri iki aşamada hidrolize eder. İlk aşamada düşük molekül ağırlıklı bir madde olan monohidroksietil tereftalik asit esterine dönüştürülür. Bu dönüşümden bilim adamlarının PETaz adını verdiği bir enzim sorumludur. Monomer daha sonra bir sonraki enzim olan METaz tarafından ayrıştırılır ve bunun sonucunda tereftalik asit ve etilen glikol oluşur; bunların diğer dönüşümleri iyi anlatılmıştır.
Polietilen tereftalat metabolizma şeması
Yoshida ve ark. / Bilim, 2016
Yazarlar, PETaz'ın ilgili bakterilerde yakın analoglarının bulunmadığını ve bunun hızlı evrime işaret edebileceğini belirtmektedir. Biyologlara göre bu bir kez daha şunu doğruluyor: Farklı türdeçevresel değişikliklere çok çabuk uyum sağlayabilmektedir.
Enzimin aktivitesi plastiği parçalayabilen diğer analoglara göre çok daha yüksek olmasına rağmen ticari kullanım için hala yeterince etkili değil. Yazarlar onu neyin daha aktif hale getirdiği sorusuna bir cevap bulmayı umuyorlar; bu, hızlı kullanımı sayesinde yeni, yapay enzimlerin yaratılmasına yardımcı olabilir. evsel atık mümkün hale gelecektir.
Vladimir Korolev
5 Değerlendirme 5,00
- 3 oy temelinde 5 üzerinden 5,0
Öğrenci plastiği işleyen bakterileri yetiştiriyor
Astrahan'dan Uygulamalı Biyoloji ve Mikrobiyoloji Bölümü Anna Kashirskaya'nın 23 yaşındaki yüksek lisans öğrencisi tarafından yapılan keşif sayesinde, polimer malzemelerin çöplüklerinin hızla yok edilmesi sorunu yakında tamamen çözülebilir.
Genç bilim adamının deneyi neredeyse on yıl sürdü. Anna bakterilerle çalışmaya 2006 yılında ASTU'daki "Genç Mikrobiyolog" kulübündeki derslere katıldığında başladı. Bugünlerde Kashirskaya bu çevreye katılan genç yeteneklere liderlik ediyor. Bu süre zarfında polimer malzemeyi suda neredeyse tamamen çözen bakterileri izole etmeyi başardı.
Keşfi sadece uzmanlar arasında ilgi uyandırmadı. Kashirskaya'nın çalışması bölgesel liderlik tarafından, özellikle de yalnızca Anna'yı değil aynı zamanda diğer genç Astrakhan bilim adamlarını da tam olarak destekleme sözü veren Astrakhan bölgesi valisi Alexander Zhilkin tarafından büyük beğeni topladı.
Anna şunları söylüyor:
“Benim ailem en sıradan olanıdır: anne, baba, Küçük kardeş. Küçük erkek kardeşim de benim liderliğimdeki "Genç Mikrobiyolog" yaratıcı derneğine katılmaya başlamasına rağmen kimsenin bilimle bağlantısı yok. Lisansüstü eğitimin yanı sıra ASTÜ Uygulamalı Biyoloji ve Mikrobiyoloji Bölümünde asistan ve baş mühendis olarak görev yapmaktayım. Mikrobiyoloji çalışmalarına bizzat başladığım “Genç Mikrobiyolog”un yöneticisiyim. Bir sürü hobim var. İLE erken çocukluk vokal okudu, birçok bölgesel ve tüm Rusya yarışmasına katıldı. Ayrıca şu okulda okudum: müzik Okulu piyano ve gitarda. 11 yıl voleybol oynadım. Ayrıca yumuşak oyuncaklar dikmeyi de seviyorum.”
Çevre sorunları insanları kayıtsız bırakmıyor. Geri dönüşümün birçok yolu var plastik atık. Çoğu zaman bu sıradan bir yakma veya gömme işlemidir. Bunun ciddi zarara yol açtığını anlıyorsunuz çevre. Şu anda halk aktif olarak “yeşil teknolojileri” teşvik etmeye çalışıyor. çeşitli alanlar(ekolojik biyoyakıt, biyopaketleme vb.). Gerçekten, geliştirmemin mantıksal sonucunu alacağını ve bölgemizin ve hatta belki Rusya'nın ekolojisine uygulanacağını umuyorum ve bu, bu kadar fazla birikmiş plastik atık nedeniyle biyosfere binen yükü azaltacaktır. Elbette ülke çapındaki gelişimime dayalı bir çözümü hayata geçirmek isterim. Tüm polimer atıkların depolandığı depolama alanlarına periyodik olarak püskürtülebilir. Ve mantarlar onu yavaş yavaş yok edecekti. Bu, plastiğin ayrışma sürecini büyük ölçüde hızlandıracaktır. Bu arada ayrışma ürünleri gübre olarak kullanılabilir. Böylece sonuç kesinlikle atıksız üretim oluyor.”
MOSKOVA, 11 Mart - RIA Novosti. Science dergisinde yayınlanan bir makaleye göre Japon moleküler biyologlar, lavsanı ve diğer plastik türlerini "yiyebilen" alışılmadık bir bakteri keşfettiler ve bunlardan bu polimerlerin ayrışmasından sorumlu enzimleri çıkardılar.
Her yıl yaklaşık 300 milyon ton plastik atık Dünya'nın çöplüklerine atılıyor ve bunların çoğu toprak mikropları tarafından ayrıştırılmıyor ve onlarca, hatta yüzlerce yıl boyunca neredeyse hiç dokunulmadan kalıyor. Pek çok plastik parçacık dünya okyanuslarının sularına karışıyor, burada balıkların ve kuşların midelerine giriyor ve sıklıkla ölümlerine neden oluyor.
Japonya Yokohama'daki Keio Üniversitesi'nden Kenji Miyamoto ve meslektaşları, farklı bakteri topluluklarının polietilen tereftalat (PET) varlığına nasıl tepki verdiğini inceleyerek bu çöp yığınının çoğunu ortadan kaldırmanın bir yolunu buldu. Lavsan olarak da bilinen bu termoplastik, imalatta kullanılıyor. plastik şişeler, giyim, film ve diğer depolama ortamları. PET, dünyadaki tüm plastik atıkların altıda birini oluşturuyor.
Araştırma sırasında bilim insanları doğaya çeşitli geziler yaptılar ve burada bazıları kısmi ayrışma izleri taşıyan 250'den fazla plastik atık parçasını bulup çıkarabildiler. Biyologlar, toprakta bu plastik parçacıkların yanında yaşayan bakterilerin genomlarını analiz ederek aralarında PET ile beslenebilenleri belirlemeye çalıştı. Bunu yapmak için ince polimer filmlerin üzerine mikrobiyal kültürler ekildi.
Bilim adamları şanslıydı; ortak toprak bakterisi Ideonella sakaiensis'in %100 lavsan "diyetinde" yaşayabildiğini ve moleküllerini su ve karbondioksite ayrıştırabildiğini keşfettiler.
Bilim insanları, bu "plastik yiyen" bakterinin PET zincirlerini nasıl tek tek birimlere ayırıp yediğiyle ilgileniyor. Bu soruyu yanıtlamak için biyologlar mikrobiyal DNA yapısını analiz ettiler ve plastiğin yok edilmesinden yalnızca iki enzimin sorumlu olduğunu buldular.
Bunlardan ilki - PEPase olarak adlandırılan - uzun polimer bağlantılarını, plastik bakteriye girmeden önce bile bir molekül etilen glikol ve tereftalik asitten oluşan "tuğlalara" ayrıştırır. İkinci enzim olan MHET hidrolaz, bu birimleri etilen glikol ve tereftalik asite ayrıştırır ve bunlar daha sonra mikrop tarafından yaşam aktivitesinde kullanılır.
Plastiğin ayrışma süreci oldukça yavaş ilerliyor - bakteriler, bilim adamlarının kendilerine sunduğu filmi deneyin başlamasından yalnızca altı hafta sonra "tamamladı". Ancak bu tür plastik atıkların çöplüklerde yaklaşık 70-100 yıl "yaşadığı" göz önüne alındığında, Ideonella sakaiensis kolonilerinin çöp yığınlarına eklenmesi, bunların ayrışmasını önemli ölçüde hızlandırabilir. Ayrıca bilim insanları, enzimlerin sentetik versiyonlarının plastiği geri dönüştürmek ve yok etmek için kullanılabileceğini öne sürüyor.