Ученые обнаружили эволюцию множества микробов для поедания пластика

Согласно исследованию, микробы в океанах и почвах по всему миру эволюционируют, чтобы поедать пластик. Об этом 14 декабря пишет газета The Guardian.

В ходе исследования было сканировано более 200 млн генов, обнаруженных в образцах ДНК, взятых из окружающей среды, и найдено 30 тыс. различных ферментов, которые могут разрушать 10 различных типов пластика.

Исследование является первой крупномасштабной глобальной оценкой способности бактерий разлагать пластик. Оно выявило, что каждый четвертый из проанализированных организмов содержит подходящий фермент. Исследователи обнаружили, что количество и тип обнаруженных ими ферментов соответствовали количеству и типу пластикового загрязнения в разных местах.

По словам ученых, результаты «свидетельствуют об измеримом влиянии пластикового загрязнения на глобальную микробную экологию».

Ежегодно в окружающую среду выбрасываются миллионы тонн пластика, и теперь загрязнение пронизывает всю планету, от вершины Эвереста до самых глубоких точек океанов. Уменьшение количества используемого пластика имеет жизненно важное значение, равно как и надлежащий сбор и переработка отходов.

Но многие пластмассы в настоящее время трудно разложить и переработать. Использование ферментов для быстрого разложения пластмасс на их составные элементы позволит изготавливать новые продукты из старых, сокращая потребность в производстве первичного пластика. Новое исследование предоставляет множество новых ферментов, которые необходимо изучить и адаптировать для промышленного использования.

«Мы нашли несколько линий доказательств, подтверждающих тот факт, что потенциал глобального микробиома по разложению пластика сильно коррелирует с измерениями загрязнения окружающей среды пластмассой, что является важной демонстрацией того, как окружающая среда реагирует на давление, которое мы оказываем на нее», — сказал профессор Алексей Зелезняк из Технологического университета Чалмерса в Швеции.

Ян Зримек, также из Университета Чалмерса, сказал: «Мы не ожидали найти такое большое количество ферментов в таком большом количестве различных микробов и средах обитания. Это удивительное открытие, которое действительно иллюстрирует масштаб проблемы».

По словам исследователей, стремительный рост производства пластика за последние 70 лет с 2 до 380 млн тонн в год дал микробам время развиться и заняться пластиком. Исследование, опубликованное в журнале Microbial Ecology, началось с компиляции набора данных из 95 микробных ферментов, которые, как известно, разлагают пластик, часто обнаруживаются у бактерий на свалках и в подобных местах, изобилующих пластиком.

Затем команда искала аналогичные ферменты в образцах ДНК из окружающей среды, взятых другими исследователями из 236 разных мест по всему миру. Важно отметить, что исследователи исключили возможные ложноположительные результаты, сравнив ферменты, первоначально идентифицированные с ферментами из кишечника человека, который, как известно, не содержит ферментов, разлагающих пластик.

Около 12 тыс. новых ферментов было обнаружено в пробах океана, взятых в 67 местах и на трех разных глубинах. Результаты показали стабильно более высокие уровни разрушающих ферментов на большей глубине, соответствующей более высоким уровням пластикового загрязнения, которые, как известно, существуют на больших глубинах.

Образцы почвы были взяты из 169 мест в 38 странах и 11 различных местообитаниях и содержали 18 тыс. ферментов, разлагающих пластик. Известно, что почвы содержат больше пластика с фталатными добавками, чем океаны, и исследователи обнаружили в образцах суши больше ферментов, которые агрессивны к этим химическим веществам.

Ученые заявили, что почти 60% новых ферментов не вписываются ни в один из известных классов ферментов, предполагая, что эти молекулы разлагают пластмассы способами, которые ранее были неизвестны.

«Следующим шагом будет тестирование наиболее многообещающих кандидатов-энзимов в лаборатории, чтобы тщательно изучить их свойства и скорость разложения пластика, которой они могут достичь, — сказал Зелезняк. Оттуда вы можете создавать микробные сообщества с целевыми функциями разложения для определенных типов полимеров».

В 2016 году был обнаружен первый жук, поедающий пластик, на свалке отходов в Японии. Затем в 2018 году ученые изменили его, чтобы узнать больше о том, как он эволюционировал, но случайно создали фермент, который еще лучше справлялся с разрушением пластиковых бутылок. Дальнейшие эксперименты 2020 года увеличили скорость деградации пластика в шесть раз.

Еще один мутантный фермент был создан в 2020 году компанией Carbios, который за считанные часы разлагает пластиковые бутылки для переработки. Немецкие ученые также обнаружили бактерию, которая питается токсичным пластиковым полиуретаном, который обычно выбрасывают на свалки.