إن الزجاجات البلاستيكية التي هربناها اليوم ما زالت تقف على الأرض بعد مئات السنين ، وقد تسبب التراكم المستمر للمواد البلاستيكية في مشاكل تلوث خطيرة للغاية ، والأضرار البيئية الناجمة عنها مذهلة ، فعلى سبيل المثال ، العديد من الكائنات الحية في المحيط هي بسببها. وجدت وواجهت تهديدات بالقتل.
في السنوات الأخيرة ، اكتشف العلماء أن السلالات التي يمكن أن تتغذى بالفعل على البلاستيك ، وتستمر في تحسين هذه السلالات لتحسين كفاءتها التشغيلية من خلال استخدام هندسة البروتين وتطور البروتين.
البلاستيك عبارة عن بوليمر معقد وغير قابل للذوبان في الماء مع سلسلة جزيئية مكررة طويلة ، وقوة هذه السلاسل الجزيئية الطويلة تجعل من البلاستيك مادة متينة للغاية تستغرق وقتًا طويلاً لتتحلل بشكل طبيعي. من خلال تحطيمها إلى وحدات كيميائية أصغر قابلة للذوبان ، يمكن تشكيل مواد بلاستيكية جديدة في نظام حلقة مغلقة عن طريق جمع وإعادة تدوير هذه الوحدات الأساسية.
اختبار عام 2016، علماء يابانيون البكتيريا من مصنع لإعادة التدوير زجاجة بلاستيكية مختلفة وجدت Ideonella sakaiensis 201-F6 يمكن هضمها لصناعة زجاجات المشروبات البلاستيكية --PET (بولي اثيلين البولي)، وهذا تفرز البكتيريا إنزيمًا يدعى PETase يكسر روابط كيميائية معينة (استرات) في PET ، تاركًا تلك الجزيئات الصغيرة الممتصة بالبكتيريا وتستخدم الكربون في الجزيء كغذاء. مصادر.
على الرغم من أننا نعلم أيضًا أن هناك إنزيمات بكتيرية أخرى يمكنها هضم PET ببطء ، يبدو أن الإنزيم الجديد مخصص لهذا العمل ، فهو يحلل البلاستيك بسرعة وكفاءة أكبر ، إمكانات الدورة.
لذلك ، تحاول العديد من فرق البحث فهم كيفية عملها من خلال دراسة بنية PETase ، ففي العام الماضي ، قامت فرق من الصين وكوريا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة والبرازيل بنشر هياكل إنزيمية عالية الدقة وذات صلة تظهر هذه الأبحاث أن الجزء من بروتين PETASE الذي يقوم بعملية الهضم الكيميائي يرتبط بسطح PET ويتم تشغيله عند 30 درجة مئوية ، مما يسمح بإعادة تدويره في المفاعل الحيوي. لا تزال فكرة استخدام الإنزيمات البكتيرية لتحليل المواد البلاستيكية وإعادة تدويرها أمرًا طبيعيًا ، فالخواص الفيزيائية للبلاستيك تجعلها أقل عرضة للتفاعل مع الإنزيمات.
تستخدم PET لصنع زجاجات المشروبات بنية شبه بلورية ، لذلك تكون جزيئات البلاستيك معبأة بإحكام شديدًا ، مما يجعل الإنزيم صعبًا في الاتصال ، ويظهر آخر الأبحاث أن الإنزيم المعدل يكون له فعالية قوية جدًا بسبب التفاعل هذا الجزء من الجزيء لديه قدرة اتصال قوية ، قادرة على توجيه حتى جزيئات PET التي تم حجبها.
من غير المألوف في الواقع أن نرغب في تعديل الإنزيم بشكل مصطنع لجعله أكثر إنتاجية منه عندما يكون في حالته الطبيعية ، ولعل نتيجة هذا البحث تعكس حقيقة أن البكتيريا تطورت مؤخرًا للبقاء على قيد الحياة. القدرة على استخدام PETASE ضد اللدائن التي يصنعها الإنسان ، ربما يمكن للعلماء أن يتجاوزوا التطور الطبيعي عن طريق هندسة التحسين في PETases ، ولكن هناك أيضًا مشكلة مثيرة للقلق: على الرغم من أن أي بكتيريا معدلة تستخدم في المفاعلات الحيوية قد تكون عرضة للارتفاع إن التحكم ، ولكن قدرته على التطور إلى بلاستيك يمكن أن يتحلل ويستهلك قد يعني أن البلاستيك الذي نعتمد عليه كثيراً قد لا يكون دائمًا كما نعتقد.
إذا كان هناك المزيد من البكتيريا التي يمكن أن تأكل البلاستيك في الطبيعة ، فإن تلك المنتجات البلاستيكية أو هياكل البناء التي صممت أصلا للبقاء لسنوات عديدة سوف تكون مهددة ، وبحلول ذلك الوقت ، ستواجه صناعة البلاستيك تحديات شديدة لمنع تلوث المنتجات البلاستيكية من الميكروبات الجائعة. .