Далеко испод површине океана, истраживачи су пронашли бактерије које могу да вари пластику, користећи специјализоване ензиме који су еволуирали заједно са синтетичким остацима човечанства.
Глобална студија великих размера коју су спровели научници са КАУСТ-а (Универзитет за науку и технологију краља Абдулаха) открила је да су ови морски микроби широко распрострањени и генетски припремљени да конзумирају полиетилен терефталат (ПЕТ) – чврсту пластику која се користи у свакодневним предметима као што су флаше за пиће и тканине.
Њихова изузетна способност потиче од посебне структурне карактеристике ензима који разграђује пластику званог ПЕТасе. Ова карактеристика, позната као М5 мотив, делује као молекуларни потпис који сигнализира када ензим заиста може разбити ПЕТ.
„Мотив М5 делује као отисак прста који нам говори када ће ПЕТаза вероватно бити функционална, способна да разбије ПЕТ пластику“, објашњава Карлос Дуарте, морски еколог и ко-вођа студије. „Његово откриће нам помаже да разумемо како су ови ензими еволуирали из других ензима који разграђују угљоводонике“, каже он. „У океану, где је угљеник оскудан, чини се да су микроби фино подесили ове ензиме да искористе овај нови извор угљеника који је направио човек: пластику.
Како су еволуирали природни рециклери
Деценијама су научници веровали да је ПЕТ готово немогуће природно разградити. То веровање је почело да се мења 2016. године, када је откривено да бактерија откривена у јапанској фабрици за рециклажу преживљава конзумирајући пластични отпад. Развио је ензим ПЕТасе способан да разгради пластичне полимере у њихове грађевне блокове.
Ипак, остало је нејасно да ли су океански микроби независно развили сличне ензиме.
Користећи комбинацију моделирања вештачке интелигенције, генетског скрининга и лабораторијског тестирања, Дуарте и његов тим су потврдили да М5 мотив разликује праве ензиме који разграђују ПЕТ од неактивних сличних. У експериментима, морске бактерије које носе комплетан М5 мотив ефикасно су разбиле ПЕТ узорке. Мапе генетичке активности показале су да су гени М5-ПЕТасе веома активни широм океана, посебно у областима које су јако загађене пластиком.
Глобално ширење микроба који једу пластику
Да би разумели колико су ови ензими распрострањени, истраживачи су испитали више од 400 узорака океана прикупљених широм света. Функционалне ПЕТазе које садрже мотив М5 појавиле су се у скоро 80 процената тестираних вода, у распону од површинских кругова испуњених плутајућим остацима до дубина сиромашних хранљивим материјама скоро два километра испод.
У дубоком мору, ова способност може микробима дати важну предност. Способност грицкања синтетичког угљеника може дати кључну предност у преживљавању, приметио је Интикхаб Алам, виши истраживач биоинформатике и ко-вођа студије.
Ово откриће наглашава растући еволуциони одговор: микроорганизми се прилагођавају људском загађењу на планетарном нивоу.
Иако ова адаптација открива отпорност природе, Дуарте упозорава на оптимизам. „Док пластика доспе у дубоко море, ризици за морски живот и људске потрошаче већ су нанети“, упозорава он. Процес разградње микроба је превише спор да би надокнадио масивни ток пластичног отпада који сваке године улази у океане.
Претварање открића у решења из стварног света
На копну, међутим, налази би могли убрзати напредак ка одрживој рециклажи. „Распон ензима који разграђују ПЕТ који су спонтано еволуирали у дубоком мору пружа моделе који се оптимизују у лабораторији за употребу у ефикасној разградњи пластике у постројењима за пречишћавање и, на крају, код куће“, каже Дуарте.
Идентификација М5 мотива нуди путоказ за пројектовање бржих, ефикаснијих ензима. Открива структурне карактеристике које функционишу у стварним условима средине, а не само у епруветама. Ако научници могу да реплицирају и унапреде ове природне механизме, борба човечанства против пластичног загађења могла би да пронађе моћне нове савезнике на једном од најнеочекиванијих места на планети: дубоком океану.
