Учени откриха бактерии, които ядат пластмаса в океана

Решението на глобалния проблем с пластмасовото замърсяване може да се крие в най-неочакваното място – дълбините на океана. Именно там изследователи откриха бактерии, които могат да разграждат пластмаса, използвайки специални ензими, еволюирали заедно със синтетичните отпадъци, създадени от човека.

Мащабно проучване, проведено от учени от KAUST (Университет за наука и технологии "Крал Абдула") разкри, че тези морски микроорганизми са широко разпространени и генетично подготвени да консумират полиетилентерефталат (PET) - онази пластмаса, която се използва за направата на бутилки за напитки и текстил, пише онлайн изданието ScienceDaily.

Тяхната забележителна способност произлиза от специфична структурна особеност на ензима PETase, който разгражда пластмаса. Тази особеност, наречена мотив M5, действа като молекулен „подпис“, който показва кога даден ензим може реално да разгради PET.

„Мотивът M5 действа като отпечатък, който ни показва кога PETase е функционален и способен да разгражда PET пластмаса“, обяснява Карлос Дуарте, морски еколог и съ-ръководител на изследването. „Откритието ни помага да разберем как тези ензими са еволюирали от други ензими, разграждащи въглеводороди. В океана, където въглеродът е оскъден, микроорганизмите изглежда са усъвършенствали тези ензими, за да използват новия, създаден от човека въглероден източник – пластмасата.“

Десетилетия наред учените смятаха, че PET е почти невъзможно да се разгради по естествен път. Това мнение започна да се променя през 2016 г., когато в японски завод за рециклиране беше открита бактерия, която оцелява, като консумира пластмасови отпадъци. Тя беше развила ензим PETase, способен да разгражда пластмасовите полимери до техните градивни елементи.

Оставаше обаче неясно дали морските микроорганизми са развили подобни ензими самостоятелно.

С помощта на изкуствен интелект, генетичен скрининг и лабораторни тестове, екипът на Дуарте потвърди, че мотивът M5 отличава истинските PET-разграждащи ензими от неактивни техни подобия. В експерименти морски бактерии, носещи пълния мотив M5, ефективно разграждали PET проби. Генетични карти на активността показали, че гените за M5-PETase са силно активни в океаните, особено в райони с високо замърсяване с пластмаса, пише още ScienceDaily.

За да разберат колко широко са разпространени тези ензими, изследователите анализирали над 400 проби от океана, събрани от различни точки по света. Функционални PETase ензими с мотив M5 били открити в почти 80% от изследваните води – от повърхностни течения, пълни с отпадъци, до бедни на хранителни вещества води, намиращи се на дълбочина от два километра.

В дълбокото море тази способност може да даде на микроорганизмите важно предимство. Възможността да се „хранят“ със синтетичен въглерод може да бъде решаваща за оцеляването, отбелязва Интихаб Алам, старши изследовател по биоинформатика и съ-ръководител на изследването.

Откритието подчертава нарастващата еволюционна реакция: микроорганизмите се адаптират към човешкото замърсяване в глобален мащаб.

Въпреки че тази адаптация показва устойчивостта на природата, Дуарте предупреждава за прекаления оптимизъм: „Когато пластмасата достигне дълбокото море, вредите за морския живот и човешките потребители вече са нанесени“, казва той. Разграждането от микроби е твърде бавно, за да компенсира огромния поток от пластмасови отпадъци, който всяка година навлиза в океаните.

На сушата обаче тези открития могат да ускорят напредъка към устойчиво рециклиране. „Разнообразието от PET-разграждащи ензими, които са се развили спонтанно в дълбокото море, предоставя модели, които могат да бъдат оптимизирани в лабораторията за ефективно разграждане на пластмаса в пречиствателни станции, а в бъдеще – и в домашни условия“, казва Дуарте.

Идентифицирането на мотива M5 предлага възможност за създаване на по-бързи и ефективни ензими. То разкрива структурните характеристики, които работят в реални екологични условия, а не само в лабораторни тестове. Ако учените успеят да възпроизведат и подобрят тези естествени механизми, борбата на човечеството срещу замърсяването с пластмаса може да намери мощни съюзници на едно от най-неочакваните места на планетата – дълбокия океан.