В Альпах нашли микробы, которые могут разлагать пластик при 15°C
Учёные из Швейцарского федерального института WSL обнаружили в Альпах и Арктике микробов, способных переваривать пластик при 15°C. Это может привести к прорыву в переработке пластика микроорганизмами.
Ранее учёные уже находили микробы, которые питаются наводнившим нашу планету пластиком. Но проблема была в том, что они «работали» только при температуре выше 30°С (86°F). А значит, использовать это на практике слишком дорого, ведь сначала пришлось бы весь этот пластик нагреть. И, конечно, такой метод нельзя было считать углеродно-нейтральным.
Доктор Джоэл Рюти из WSL и его коллеги взяли образцы 19 штаммов бактерий и 15 грибков, растущих на пластике, который в течение одного года хранился в земле Гренландии и Швейцарии. Учёные вырастили собранные микробы в виде отдельных штаммов в лаборатории в темноте при температуре 15°C и проверили, могут ли они переваривать различные типы пластика.
Результаты показали, что штаммы бактерий принадлежали к 13 родам из групп актинобактерий и протеобактерий, а грибы — к 10 родам в группах ascomycota и mucoromycota.
Возможности микроорганизмов проверялись на пластмассах, включающих биоразлагаемый полиэтилен (PE) и биоразлагаемый полиэфир-полиуретан (PUR), а также две коммерчески доступные биоразлагаемые смеси полибутиленадипаттерефталата (PBAT) и полимолочной кислоты (PLA).
Ни один из штаммов не смог переварить полиэтилен даже после 126 дней инкубации. Но 19 штаммов (56%), в том числе 11 грибков и 8 бактерий, были способны переваривать полиуретан при 15°C, а 14 грибков и 3 бактерии — пластиковые смеси PBAT и PLA. Так что потенциально эти организмы могут помочь снизить затраты и нагрузку на окружающую среду в процессе ферментативной переработки пластика.
Ученые также проверили лучшие из штаммов и обнаружили, что два неохарактеризованных вида грибов из родов neodevriesia и lachnellula могут переваривать все протестированные виды пластика, кроме полиэтилена.
Хотя пластмассы стали широко использоваться только с 1950-х годов, микробы всё же могут разлагать их, потому что они напоминают некоторые структуры, встречающиеся в растительных клетках.
Микробы производят широкий спектр ферментов, разлагающих полимеры, которые участвуют в разрушении клеточных стенок растений. В частности, патогенные для растений грибы биоразлагают полиэфиры из-за их способности продуцировать кутиназы, которые нацелены на пластиковые полимеры из-за их сходства с растительным полимером кутин.
Примеры минеральной среды и чашек Impranil® (MM + Imp), инокулированных микробными штаммами, для оценки деградации Impranil® . (A) Фотография штамма 943 (Lachnellula sp.), выращенного на ММ + Imp в течение 7 дней. (B) Фотография штамма 1205 (Pseudogymnoascus pannorum), выращенного на MM + Imp в течение 14 дней. © Фотография штамма 985 (Amycolatopsis sp.), выращенного на ММ + Imp в течение 28 дней.
Ученые тестировали микробы только при одной температуре, поэтому пока ещё не нашли оптимальную. Тем не менее, они считают, что метод хорошо работает в диапазоне между 4°C и 20°C.
Следующей большой задачей будет выявление разлагающих пластик ферментов, вырабатываемых штаммами микробов, и оптимизация процесса для получения большого количества белков. Кроме того, может потребоваться дальнейшая модификация ферментов для оптимизации таких свойств, как стабильность белка.
