Пластиковые бутылки, которые мы бежали сегодня, все еще стоят на земле сотни лет спустя. Непрерывное накопление пластмасс вызвало чрезвычайно серьезные проблемы загрязнения, а экологический ущерб, вызванный им, поразителен. Например, многие организмы в океане именно из-за них. Существовали и сталкивались с угрозами смерти.
В последние годы ученые обнаружили, что штаммы, которые могут действительно питаться пластмассами, и продолжают улучшать эти штаммы, чтобы повысить их операционную эффективность за счет использования белковой инженерии и эволюции белка.
Пластмасса представляет собой сложный и водонерастворимый полимер с длинной повторяющейся молекулярной цепью. Прочность этих длинных молекулярных цепей делает пластмассы очень прочным материалом, который требует долгого времени для естественного разложения. Разбивая их на более мелкие растворимые химические единицы, новые пластмассы могут быть сформированы в замкнутой системе путем сбора и утилизации этих основных блоков.
В 2016 году японские ученые протестировали различные бактерии с завода по переработке пластиковых бутылок и обнаружили, что Ideonella sakaiensis 201-F6 может переваривать пластик, используемый для изготовления одноразовых бутылок для напитков - ПЭТ (полиэтилентерефталат). Бактерии выделяют фермент под названием PETase, который разрушает определенные химические связи (сложные эфиры) в ПЭТ, оставляя эти более мелкие молекулы поглощенными бактериями и используя углерод в молекуле в качестве пищи. источники.
Хотя мы также знаем, что существуют другие бактериальные ферменты, которые могут медленно переваривать ПЭТ, кажется, что новый фермент, по-видимому, предназначен для этой работы. Он быстрее и эффективнее разлагает пластик и Потенциал цикла.
Поэтому несколько исследовательских групп пытались понять, как это работает, изучая структуру PETase. В прошлом году команды из Китая, Кореи, Соединенного Королевства, Соединенных Штатов и Бразилии опубликовали ферментные структуры высокого разрешения и связанные с ними Эти документы показывают, что часть белка PETase, которая выполняет химическое переваривание, связывается с поверхностью ПЭТФ и работает при 30 ° C, что позволяет рециркулировать в биореактор. Тем не менее, в биореакторе Идея использования бактериальных ферментов для разложения и переработки пластмасс все же остается вопросом. Физические свойства пластмасс делают их менее вероятными для взаимодействия с ферментами.
ПЭТ, используемый для изготовления бутылок с напитками, имеет полукристаллическую структуру, поэтому пластиковые молекулы очень плотно упакованы вместе, что затрудняет контакт фермента. Последние исследования показывают, что модифицированный фермент, вероятно, будет иметь очень сильную эффективность из-за реакции Эта часть молекулы обладает сильной контактной способностью, способной направлять даже молекулы ПЭТ, которые были замаскированы.
На самом деле довольно необычно хотеть искусственно модифицировать фермент, чтобы сделать его более продуктивным, чем когда он находится в естественном состоянии. Возможно, результат этого исследования отражает тот факт, что в последнее время развиваются бактерии, чтобы выжить. Способность использовать PETase против искусственных пластмасс. Возможно, ученые могут преодолеть естественную эволюцию, разработав оптимизацию PETases. Но есть также тревожная проблема: хотя любые модифицированные бактерии, используемые в биореакторах, могут подвергаться росту Контроль, но его способность развиваться в пластмассы, которые могут быть деградированы и потребляемы, может означать, что пластик, на который мы полагаемся, может оказаться не столь долговечным, как мы думаем.
Если в природе будет больше бактерий, которые могут съесть пластик, то эти пластмассовые изделия или строительные конструкции, которые изначально были предназначены для того, чтобы оставаться в течение многих лет, будут под угрозой. К тому времени индустрия пластмасс столкнется с серьезными проблемами, чтобы предотвратить загрязнение пластмассовых изделий голодными микробами. ,