Австрійські науковці продемонстрували, що мікроби у шлунку великої рогатої худоби здатні ефективно розкладати різні види синтетичного пластику. На їхню думку, це може сприяти винайденню та виробленню у великих масштабах ферментів, які можуть так само успішно розщеплювати пластмасу. Результати досліджень опубліковані в журналі Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Jonas Koel / Unsplash
Для чого це потрібно?
Надмірне використання пластику, який не розкладається в природі живими організмами, призводить до його накопичення в природних екосистемах. В одній тільки Європі у наземних та морських середовищах вже акумулювалося майже 26 мільйонів тонн пластикового сміття. Тому питання про способи безпечної утилізації відходів виходить на перший план у боротьбі за чисте довкілля та збереження біорізноманіття. Протягом останніх років періодично висувається ідея використання мікроорганізмів як потенційних пожирачів зайвого пластику. Вони численні, відносно дешеві у культивуванні, їх можна модифікувати з бажаними властивостями тому вони здаються зручним інструментом для утилізації пластику. Однак одним із першочергових завдань для цього є пошук ферментів, які можуть ефективно й без шкоди довкіллю розкладати пластик. У такому разі можна створити за допомогою генної інженерії мікроорганізми, що самі виробляють потрібний фермент у великих кількостях. Вчені з Австрії вирішили шукати такий у шлунку корів.
Чому саме корови?
Добре вивчені до цього часу корови, як і інші жуйні тварини, мають складний шлунок та відмінний від інших тварин процес травлення. Їхній шлунок чотирикамерний і найбільшу частину його займає камера, що називається рубцем (з об'ємом від 50 до 100 літрів). До нього першого потрапляє їжа після проковтування, і в ньому відбувається попередня її деградація за допомогою численних мікробів, які в ньому містяться. Рубець можна назвати хемостатом, у якому проходять різноманітні хімічні реакції. Зокрема, розщеплення целюлози, яка є природним полімером, та потенційно рослинного поліестеру кутину. Через це вчені припустили, що в шлунку корів можна знайти й такі ферменти, які розщеплюватимуть і синтетичні полімери, у тому числі поліестери.
Для цього науковці відвідали місцеву бійню, звідки привезли зразки рідини зі шлунку молодих биків, які паслися на альпійських галявинах. Відтак вони помістили в рідину на один-три дні різні типи пластику: поліетилен терефталат (ПЕТ), полібутиленадипат терефталат (ПБАТ), поліетилен фураноат (ПЕФ).
Що стало зі зразками пластику?
Усі три типи пластмас успішно розкладалися в рідині зі шлунку биків за температури близько 40 градусів за Цельсієм, що відповідає температурі тіла великої рогатої худоби. Однак найефективніше це відбувалося у випадку з ПЕФ, відновлюваної пластмаси на основі рослинної сировини, із якої можуть виготовляти пляшки, одяг та інший текстиль.
Наразі вчені вже виявили потенційні бактерії, які відповідають за здатність розщеплювати пластик та їхні ферменти. У наступній роботі вони шукатимуть способи виявити точний механізм розкладання мікробами корів пластмаси та зробити процес ще більш ефективним.