ขวดพลาสติกที่เราหลบหนีไปในวันนี้ยังคงยืนอยู่บนพื้นโลกนับร้อยปีต่อมาการสะสมพลาสติกอย่างต่อเนื่องได้ก่อให้เกิดปัญหามลพิษร้ายแรงอย่างมากและความเสียหายทางระบบนิเวศที่เกิดจากสิ่งนี้น่าตกใจตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตจำนวนมากในมหาสมุทรมีความแม่นยำเพราะพวกมัน ภัยคุกคามที่มีอยู่และเผชิญหน้ากับความตาย
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าสายพันธุ์ที่สามารถกินอาหารจากพลาสติกได้อย่างแท้จริงและปรับปรุงสายพันธุ์เหล่านี้ต่อไปเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานของพวกเขาผ่านการใช้วิศวกรรมโปรตีนและวิวัฒนาการของโปรตีน
พลาสติกเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำและซับซ้อนโดยมีห่วงโซ่โมเลกุลที่ทำซ้ำได้เป็นเวลานานความแข็งแรงของโซ่โมเลกุลยาวทำให้พลาสติกเป็นวัสดุที่ทนทานมากซึ่งต้องใช้เวลานานในการย่อยสลายตามธรรมชาติ พลาสติกใหม่สามารถเกิดขึ้นได้ในระบบลูปปิดด้วยการรวบรวมและรีไซเคิลหน่วยพื้นฐานเหล่านี้
ในปี 2016 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้ทำการทดสอบแบคทีเรียที่แตกต่างจากโรงงานรีไซเคิลขวดพลาสติกและพบว่า Ideonella sakaiensis 201-F6 สามารถย่อยพลาสติกที่ใช้ทำขวดน้ำดื่มทิ้ง - PET (polyethylene terephthalate) แบคทีเรียจะปลดปล่อยเอนไซม์ที่เรียกว่า PETase ซึ่งทำหน้าที่ปลดปล่อยพันธะเคมีบางชนิด (เอสเทอร์) ใน PET ปล่อยให้โมเลกุลเล็ก ๆ เหล่านี้ถูกดูดซึมโดยแบคทีเรียและใช้คาร์บอนในโมเลกุลเป็นอาหาร แหล่งที่มา
แม้ว่าเอนไซม์แบคทีเรียจะสามารถย่อยสลาย PET ได้อย่างช้าๆเอนไซม์ตัวใหม่ก็ดูเหมือนจะทุ่มเทให้กับงานนี้มันทำให้สลายพลาสติกได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ศักยภาพของวงจร
ดังนั้นทีมวิจัยหลายคนจึงพยายามที่จะเข้าใจวิธีการทำงานของโครงสร้าง PETase ในปีที่ผ่านมาทีมจากประเทศจีนเกาหลีสหราชอาณาจักรสหรัฐอเมริกาและบราซิลได้ตีพิมพ์โครงสร้างเอนไซม์ความละเอียดสูงทั้งหมดและเกี่ยวข้อง เอกสารการวิเคราะห์กลไกเอกสารเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของโปรตีน PETase ที่ทำหน้าที่ย่อยสลายสารเคมีจะเกาะกับพื้นผิวของ PET และทำงานที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสทำให้สามารถนำไปรีไซเคิลได้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอย่างไรก็ตามในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ความคิดในการใช้เอนไซม์จากแบคทีเรียในการย่อยสลายและรีไซเคิลพลาสติกยังคงเป็นเรื่องสำคัญแน่นอนคุณสมบัติทางกายภาพของพลาสติกทำให้พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับเอนไซม์น้อยลง
PET ที่ใช้ในการทำขวดน้ำอัดลมมีโครงสร้างกึ่งผลึกดังนั้นโมเลกุลพลาสติกจึงมีความแน่นเข้าด้วยกันทำให้เอนไซม์ยากที่จะติดต่อได้ผลการวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ที่ดัดแปลงมีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพสูงมากเนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ส่วนหนึ่งของโมเลกุลที่มีความสามารถในการติดต่อได้ดีสามารถควบคุมโมเลกุลของ PET ที่ได้รับการสวมหน้ากากได้
มันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะต้องการปรับเปลี่ยนเอนไซม์เพื่อให้มีประสิทธิผลมากกว่าเมื่ออยู่ในสภาพธรรมชาติบางทีผลของการวิจัยนี้สะท้อนให้เห็นถึงความจริงที่ว่าแบคทีเรียที่เพิ่งมีการพัฒนาเพื่อความอยู่รอด ความสามารถในการใช้ PETase กับพลาสติกที่มนุษย์สร้างขึ้นอาจเป็นไปได้ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถก้าวข้ามวิวัฒนาการตามธรรมชาติได้โดยการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพของ PETases แต่ก็มีปัญหาที่น่าเป็นห่วงเช่นกันแม้ว่าแบคทีเรียที่มีการปรับเปลี่ยนใด ๆ ที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอาจมีความสูงได้ การควบคุม แต่ความสามารถในการพัฒนาสู่พลาสติกที่สามารถย่อยสลายและบริโภคได้อาจหมายความว่าพลาสติกที่เราพึ่งพามากอาจไม่ทนทานเท่าที่เราคิด
หากมีแบคทีเรียที่สามารถกินพลาสติกได้ในธรรมชาติผลิตภัณฑ์พลาสติกหรือโครงสร้างอาคารที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้คงอยู่เป็นเวลาหลายปีจะถูกคุกคามโดยอุตสาหกรรมพลาสติกจะประสบกับความท้าทายอย่างมากเพื่อป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์พลาสติกถูกปนเปื้อนจากจุลินทรีย์ที่หิวโหย .