Naučnici su otkrili nove mikrobe koji se hrane plastikom i koji bi stvarno mogli da pomognu protiv zagađenja

Naučnici su otkrili mikrobe koji jedu plastiku u hladnim sredinama, kao što su arktičko tlo i alpske padine, što je otkriće koje bi moglo da pomogne u rešavanju rasprostranjenog problema plastičnog zagađenja širom sveta, otkriva nova studija.

Ljudska civilizacija izbacuje oko 400 miliona metričkih tona plastike svake godine, i očekuje se da će taj broj rasti u narednim decenijama. Ova poplava trajnog smeća negativno utiče na ekosisteme širom sveta i može predstavljati pretnju po ljudsko zdravlje.

Mnogo ovog otpada se baca u staništa i zajednice gde se raspada na male fragmente, zvane mikroplastika, kojima su potrebni vekovi da se biorazgradi. Mikroplastika je pronađena gotovo svuda na Zemlji, uključujući duboke morske rovove, sneg na Antarktiku, vazduh koji udišemo, pa čak i u našoj krvi.

Mikrobi su među najboljim alatima koje naučnici proučavaju u borbi protiv ovog zagađenja jer neki od ovih sićušnih organizama mogu da svare određenu plastiku koristeći posebno prilagođene enzime. Međutim, ovi enzimi obično zahtevaju prijatne temperature od oko 30°C da bi svoju magiju ostvarili na plastici u velikim razmerama. Ovo postavlja zahteve za višom temperaturom pred nove tehnologije bioinženjeringa, čineći ih skupljim i manje ekološki prihvatljivim.

Naučnici predvođeni Joelom Rutijem, mikrobiologom za životnu sredinu sa Švajcarskog saveznog instituta za istraživanje šuma, snega i pejzaža, VSL, otkrili su mnoštvo mikroba po hladnom vremenu na Arktiku i Alpima koji mogu razgraditi određenu plastiku na mnogo nižim temperaturama. temperature od 15°C.

Ruti i njegove kolege godinama proučavaju uticaje plastičnog zagađenja na mikrobe u netaknutim hladnim vremenskim uslovima, što je dovelo do otkrića da da neke vrste koriste plastiku kao izvor energije. Njihova nova otkrića potvrđuju da su „mikroorganizmi iz visoko-alpskih i polarnih regiona efikasni proizvođači enzima koji razgrađuju plastiku i na taj način mogu doprineti budućim naporima za ekološki zaokruženu proizvodnju plastike“, navodi se u studiji objavljenoj u sredu u časopisu Frontiers in Microbiology.

„Otkrili smo izuzetno veliku raznolikost mikroorganizama koji naseljavaju visokoalpska i arktička tla poslednjih godina“, objasnio je Ruti u imejlu matičnoj ploči. „Mnogi od ovih mikroba su potpuno nepoznati i još uvek ne znamo mnogo o njihovom načinu života i njihovim sposobnostima. Od genetskih analiza očekujemo da bi mnoge mogle biti veoma interesantne u biotehnološke svrhe. Učiniti ovaj ogroman metabolički potencijal dostupnim bila je još jedna motivacija naše istraživačke grupe.

„Mikrobi prilagođeni hladnoći bi u budućnosti mogli da pomognu da recikliranje plastike bude održivije i jeftinije, jer enzimi koje proizvode ovi organizmi rade na nižim temperaturama i stoga im ne treba grejanje koje štedi energiju“, dodao je on.

Mikrobi se mogu naći u skoro svakom zamislivom okruženju na Zemlji, od hiperslanih jezera, preko zona radioaktivnih padavina, do naših tela. Ova svestranost delimično potiče od njihove sposobnosti da iskorišćavaju neobične resurse, kao što su metan, nuklearno zračenje, otrovni otpad ili polimeri koji se nalaze u plastici.

Dok su mnoge prethodne studije identifikovale mikrobe koji vare plastiku, Ruti i njegove kolege su tražili ove organizme u zanemarenim hladnim sredinama. Tim je sakupio 34 mikrobna soja, uključujući 19 bakterija i 15 gljivica, od plastičnog materijala koji je nekoliko meseci ostavljen na lokacijama na Grenlandu, Svalbardu i švajcarskim Alpima. Mikrobi su pripadali porodicama Actinobacteria, Proteobacteria, Ascomicota i Mucoromicota.

U laboratoriji, istraživači su izložili mikrobe biorazgradivoj plastici koja se zove polietilen (PE), kao i trima vrstama plastike dizajnirane da biološki razgrađuju u bržim vremenskim okvirima. Iako nijedan od mikroba nije mogao da razgradi PE, oko polovine je bilo u stanju da svari ostale tri plastike na 15°C.

„U ranijim studijama, gde smo testiranu plastiku zakopali u alpskom i arktičkom tlu, otkrili smo da se razgradnja biorazgradive plastike dešava na 15°C“, rekao je Ruti. „Međutim, proces je bio veoma spor u zemljištu, a nakon pet meseci na tako niskim temperaturama, plastične folije su još uvek bile uglavnom netaknute.

„Dakle, očekivali smo da u ovim sredinama žive mikroorganizmi koji vare plastiku“, dodao je on, kao i da su bili „iznenađeni otkrivši da je veliki deo testiranih sojeva mikroba bio u stanju da razgradi barem jednu od testiranih plastika“.

Rezultati pružaju mapu puta za bioinženjering novih enzima koji mogu rastaviti određenu plastiku na nižim temperaturama, potencijalno smanjujući troškove i ugljenični otisak napora za recikliranje plastike u budućnosti.

S obzirom na to da se zagađenje plastikom samo pogoršava, biće neophodno pronaći održive načine za odlaganje ovog otpornog oblika otpada. U tom cilju, Ruti i njegove kolege planiraju da nadograde svoja otkrića tako što će nastaviti da proučavaju supermoći ovih mikroba.

„Sledeći korak bi bio da se identifikuju enzimi proizvedeni od strane mikrobnih sojeva i da se optimizuje njihova proizvodnja“, zaključio je Ruti. „Iz ovoga bismo mogli saznati više o važnim karakteristikama kao što su temperaturni optimali i stabilnost enzima. Ovo će zauzvrat pokazati da li se novi enzimi mogu koristiti za industrijsku primenu."

“The next step would be to identify the enzymes produced by the microbial strains and to optimize their production,” Rüthi concluded. “From this we could learn more about important characteristics such as temperature optima and enzyme stability. This in turn will show whether the new enzymes could be used for an industrial application.”