Поиск новых решений растущей проблемы пластикового загрязнения привел ученых к некоторым интересным местам, включая почвы японского центра переработки и кишки личинок Zophobas morio. Эти усилия позволили обнаружить ферменты, которые могут с высокой эффективностью разъедать пластиковые материалы, а ученые в Испании только что обнаружили их больше в слюне личинки гусениц восковой моли, которые способны разлагать пластиковые пакеты за несколько часов при комнатной температуре.
Открытие этих ферментов связано с работой Федерики Бертоккини, исследователя в области биологии и пчеловода из Испании, которая в 2017 году наткнулась на своеобразную способность личинки гусениц восковой моли. Эти паразиты питаются пчелиным воском, и, пытаясь защитить свои ульи от разрушения, Бертоккини положили на них полиэтиленовые пакеты в качестве защиты.
В течение 40 минут пакеты были изрешечены дырками. Пластиковые пакеты изготавливаются из полиэтилена, на долю которого приходится около 29 процентов потребления пластика в мире, и, как известно, его трудно разрушить. То, что червям потребовалось около 12 часов, чтобы превратить материал в зияющий беспорядок, представляет некоторые интересные возможности, а последующие эксперименты показали, что личинки на самом деле переваривают пластик, а не просто пережевывают его.
Но оставались вопросы о том, как именно происходил этот процесс, и ученые стремились определить механизмы, лежащие в основе способности личинок пожирать пластик. Что подводит нас к новому исследованию, опубликованному на этой неделе, которым руководила Бертоккини и ее команда из Центра биологических исследований в Мадриде.
Ученые использовали электронную микроскопию для анализа слюны этих личинок и проследили их аппетит к пластику до пары ферментов. В течение нескольких часов при комнатной температуре эти ферменты работали вместе, создавая видимые воронки на поверхности пластика и одновременно окисляя материал. Учитывая эту работу таким образом в тандеме, команда рассматривает пару ферментов как новое оружие направленное на разложение пластика, и они обладают явными преимуществами по сравнению с другими ферментами с аналогичными способностями.
«Чтобы пластик разложился, кислород должен проникнуть в полимер (молекулу пластика)», — объяснила Бертоккини. «Это первый этап окисления, который обычно возникает в результате воздействия солнечного света или высоких температур и представляет собой узкое место, замедляющее разложение пластмасс, таких как полиэтилен, один из самых стойких полимеров. Вот почему в нормальных условиях окружающей среды пластик разлагается месяцами или даже годами. Эти обнаруженные в настоящее время ферменты являются первыми и единственными известными ферментами, способными разлагать полиэтиленовый пластик путем очень быстрого окисления и разрушения полимера (всего после нескольких часов воздействия), не требуя предварительной обработки и работая при комнатной температуре».
Ученые надеются провести дальнейшую работу по раскрытию механизмов, лежащих в основе способности ферментов разлагать пластик. Они отмечают, что предстоит проделать гораздо больше работы, но надеются, что технология однажды поможет решить растущую проблему пластикового загрязнения.
Вы можете послышать Бертоккини (на испанском языке) в видео ниже, в то время как исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: Biological Research Centre in Madrid.
