Учёные открыли поедающий пластик фермент, похожий на Пакмана

Пластиковые отходы остаются одной из самых серьезных экологических проблем современности. Обычные упаковочные материалы и пакеты могут сохраняться в окружающей среде на протяжении десятилетий, распадаясь под воздействием солнца и влаги на все более мелкие фрагменты. Однако природа постепенно адаптируется к антропогенной нагрузке. Некоторые микроорганизмы учатся использовать синтетические полимеры в качестве источника питания, находя уязвимости в их химической структуре.

Группа исследователей под руководством Гарри Лернера и Давида Шлехека поставила перед собой задачу выяснить, какие именно бактерии способны эффективно перерабатывать биопластик в естественных условиях. Ученые проанализировали генетическую информацию почвенных микроорганизмов, чтобы обнаружить гены, ответственные за выработку разрушающих полимеры ферментов. Для экспериментов выбрали длинноцепочечные алифатические полиэфиры — материалы, которые содержат доступные для микробов химические связи, в отличие от стойкого традиционного полиэтилена.

Образцы тонкой полимерной пленки закопали в лесную почву ботанического сада и параллельно поместили в лабораторные контейнеры. Наблюдения показали, что различные виды биопластика полностью разлагаются примерно за девять-одиннадцать месяцев. На извлеченных из земли пленках обнаружились микроскопические отверстия, оставленные колониями бактерий, которые буквально прогрызали себе путь внутрь материала в процессе его утилизации.

Анализ показал за это отвечает активный ген, производящий специальную эстеразу. Этот белок удерживается на поверхности клетки и эффективно расщепляет связи в сложных молекулах. Неожиданностью стало сходство фермента с бета-лактамазами — белками, помогающими бактериям противостоять антибиотикам. В лабораторных условиях белок действительно смог разрушить пенициллин, продемонстрировав двойную функцию.

Авторы открытия подчеркивают, что найденный фермент пока не способен справиться с горами обычного мусора, так как полиэтилен остался практически нетронутым. Тем не менее, результаты исследования подчеркивают важность создания изначально уязвимых для микробов материалов. Разработка специальной упаковки с химическими слабыми местами позволит сделать ее действительно биоразлагаемой.