Bakterie żywiące się plastikiem: nadzieja naukowców na walkę z zanieczyszczeniami

W nowym badaniu naukowcy wykazali, że rodzaj bakterii, często występujący w ściekach, jest w stanie rozkładać kawałki plastiku. (fot. Katherine Frey/The Washington Post)

Naukowcy wykazali, że bakterie, powszechnie występujące w ściekach, mogą rozkładać plastik i przekształcać go w źródło pożywienia. Badacze widzą w tym obiecującym odkryciu nadzieję na zwalczanie jednego z głównych problemów globalnego zanieczyszczenia.

W badaniu, opublikowanym w czwartek, 3 października, w czasopiśmie „Environmental Science and Technology”, naukowcy zbadali Comamonas testosteroni, bakterię, która rozwija się na politereftalanie etylenu (PET), plastiku powszechnie stosowanym w jednorazowych opakowaniach żywności oraz butelkach na wodę. PET stanowi około 12% odpadów stałych na świecie i 90 mln ton plastiku, produkowanego każdego roku.

„Potencjał mikroorganizmów, obecnych w naszym środowisku, wciąż jest w dużej mierze niewykorzystany w poszukiwaniu trwałych rozwiązań”, powiedziała Ludmilla Aristilde, główna autorka badania i profesor nadzwyczajna inżynierii cywilnej i środowiskowej na Uniwersytecie Northwestern w stanie Illinois, w Stanach Zjednoczonych.

W przeciwieństwie do większości innych bakterii, które rozwijają się w źródłach cukru, C. testosteroni ma bardziej złożoną dietę, zawierającą substancje chemiczne, pochodzące z roślin i tworzyw sztucznych, których rozkład trwa dłużej. Naukowcy jako pierwsi wykazali nie tylko, że ta bakteria może rozkładać plastik, ale również precyzyjnie wyjaśnili, w jaki sposób to robi.

Plastik, rozkładany na małe fragmenty

W sześciu starannych etapach, przy użyciu zaawansowanych technik obrazowania i edycji genetycznej, autorzy odkryli, że bakteria zaczyna od fizycznego rozkładu plastiku na małe fragmenty. Następnie uwalnia enzymy – składniki komórkowe, które przyspieszają reakcje chemiczne – w celu chemicznego rozkładu plastiku na źródło pożywienia, bogate w węgiel, zwane tereftalanem.

Nanqing Zhou, główny autor badania i badacz podoktorancki, porównał konsumpcję plastiku przez bakterie do sposobu, w jaki ludzie spożywają wołowinę. „Jeśli chcesz zjeść wołowinę, musisz ją pokroić na części, niektóre z nich możesz zjeść, inne nie” – wyjaśnił Zhou. „Kroisz ją na kawałki steku, potem gotujesz, a następnie dzielisz na jeszcze mniejsze kawałki przed strawieniem”.

Autorzy zbadali nawyki żywieniowe C. testosteroni tak szczegółowo, że byli w stanie zidentyfikować specyficzny enzym, który umożliwia tym bakteriom przekształcanie niejadalnego plastiku w bogatą w węgiel ucztę. Aby potwierdzić swoje odkrycie, usunęli gen odpowiedzialny za produkcję tego enzymu, obserwując znaczne zmniejszenie zdolności C. testosteroni do rozkładania plastiku.

Wspieranie wzrostu bakterii

Chociaż bakterie te są obiecujące w kwestii walki z zanieczyszczeniem, nie są jeszcze gotowe do wprowadzenia do oczyszczalni ścieków ani składowisk jako rozwiązanie problemu. „Chcemy, aby plastik rozkładał się znacznie szybciej niż dzieje się to z udziałem bakterii” – powiedziała Rebecca Wilkes, współautorka badania i badaczka podoktorancka w Narodowym Laboratorium Energii Odnawialnej, głównym laboratorium Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.

Według Wilkes bakterie potrzebują kilku miesięcy, aby rozłożyć fragmenty plastiku. Aby bakterie te stały się skutecznymi narzędziami, należy jeszcze zoptymalizować ich zdolność do szybszego rozkładu zanieczyszczeń. Jednym ze sposobów jest pobudzenie ich wzrostu, poprzez zapewnienie im dodatkowego źródła pożywienia, takiego jak octan.

Badanie dodaje nowe narzędzie do naszego arsenału ochrony środowiska. Według Timothy'ego Hoelleina, profesora biologii na Uniwersytecie Loyola w Chicago, zanieczyszczenie plastikiem jest poważnym problemem, ale nie niemożliwym do pokonania. „Istnieje wiele rodzajów plastiku oraz tyle samo potencjalnych rozwiązań, dzięki którym można zmniejszyć szkody środowiskowe, spowodowane zanieczyszczeniem tym tworzywem” – stwierdził. „Znajdujemy się w najlepszej pozycji, aby równocześnie badać wszystkie opcje”.

Artykuł w j. francuskim został przetłumaczony na podstawie tekstu The Washington Post: 

https://www.washingtonpost.com/science/2024/10/03/plastic-eating-bacteria-pollution-solution/