Ученые обнаружили у микробов в сточных водах поедающий пластик фермент


Микробы, живущие в канализационном иле, которые вырабатывают фермент, расщепляющий полиэтилентерефталат (ПЭТ), были обнаружены американскими исследователями из Северо-Западного университета в Эванстоне (Иллинойс) и Национальной лаборатории Ок-Ридж (Теннесси), 3 октября сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).

Пластиковое загрязнение в настоящее время присутствует везде, и значительная его часть состоит из ПЭТ. Этот полимер используется для производства бутылок, контейнеров и даже одежды. Поэтому обнаруженный учеными фермент может быть использован на очистных сооружениях для расщепления микропластиковых частиц и переработки пластиковых отходов.

Микропластик всё шире распространяется по всему миру, начиная от отдаленных океанов и заканчивая внутренними органами живых существ, не исключая человека. Поэтому совсем неудивительно, что его обнаруживают в сточных водах.

Однако из-за очень малых размеров, такие частицы могут преодолеть все фильтры очистки воды и оказаться в сточных водах, которые попадают в окружающую среду. Однако оказалось, что в сточных водах содержатся микроорганизмы, питающиеся этими пластиковыми частицами, например, Comamonas testosteroni. Их и назвали так потому, что они разлагают стерины, такие как тестостерон.

Другие виды бактерий, в том числе обычную кишечную палочку E. coli, ранее генетически модифицировали для превращения пластика в другие полезные вещества. Однако C. testosteroni естественным образом перерабатывает полимеры, содержащиеся в стиральных порошках, и терефталат, мономерный строительный блок ПЭТ.

Поэтому Людмила Аристилде с Кафедры гражданского и экологического строительства Школы инженерии и прикладных наук Маккормика в Северо-Западном университете и ее коллеги решили выяснить, может ли C. testosteroni вырабатывать ферменты, которые разлагают полимер ПЭТ.

Команда культивировала штамм C. testosteroni на пленках и гранулах ПЭТ. Микробы успешно колонизировали обе формы, но микроскопия показала, что им больше пришлась по вкусу шероховатая поверхность гранул и они разрушали их в большем объеме, чем гладкие пленки.

Чтобы лучше имитировать условия сточных вод, исследователи также добавили туда ацетат, ионы которого обычно встречаются в сточных водах. В присутствии ацетата количество бактериальных колоний значительно возрастало.

Хотя C. testosteroni, питаясь гранулами, создавали некоторое количество наноразмерных частиц ПЭТ, они также полностью разлагали этот полимер до его мономеров — соединений, которые C. testosteroni и другие микробы в окружающей среде могут использовать в качестве источника углерода для роста и развития или даже преобразовывать в другие полезные молекулы, отмечают исследователи.

Затем команда провела анализ белка, чтобы определить ключевой фермент, который дает этому микробу возможность питаться пластиком. Хотя этот новый фермент отличался от ранее описанных ферментов, разрушающих ПЭТ, в основе его общей белковой последовательности есть похожий связывающий элемент, который отвечает за разрушение ПЭТ.

Когда ген, кодирующий этот ключевой фермент, был помещен в микроб, который не умел разрушать ПЭТ, модифицированный микроб получил способность делать это, доказав функциональность фермента.

Исследователи считают, что проделанная ими работа доказывает возможность использования C. testosteroni для вторичной переработки ПЭТ и углерода, полученного из ПЭТ, что может помочь уменьшить загрязнение сточных вод пластиком.

Результаты своего исследования они представили в статье «Механизмы фрагментации гранул полиэтилентерефталата в нанопластики и усваиваемые углероды сточными водами с Comamonas», опубликованной в журнале ACS' Environmental Science & Technology.