Учёные нашли фермент, поедающий пластик и схожий с игрой «Пакман»
- Биологи из Германии обнаружили бактериальную эстеразу, названную «ферментом Пакмана»: она расщепляет некоторые длинноцепочечные алифатические полиэфиры.
- В почвенных опытах разные биопластики полностью разложились за 250–330 дней; целлюлоза — примерно за 80, полиэтилен почти не изменился.
- Фермент также разрушал пенициллин и по строению напоминал бета-лактамазы — белки, помогающие бактериям сопротивляться антибиотикам.
Почему это важно: Материалы с химическими «слабыми местами» могли бы сделать будущую упаковку и другие изделия более пригодными для естественного разложения.
Пластик считается одним из самых стойких видов мусора: обычные пакеты и упаковка могут оставаться в природе десятилетиями, распадаясь на все более мелкие частицы. При этом некоторые бактерии, похоже, постепенно приспосабливаются к новым материалам и находят способы использовать их в качестве пищи.
Изображение — ChatGPT
Биологи из Германии обнаружили фермент, который помогает бактериям разрушать некоторые виды разлагающегося пластика. Его назвали «ферментом Пакмана» из-за широкого рабочего участка, в котором происходят химические реакции и который напоминает раскрытый рот персонажа известной игры.
Команда Гарри Лернера и Давида Шлехека хотела понять не только, исчезает ли биопластик в почве, но и какие микроорганизмы за это отвечают. Для этого они изучили сообщества бактерий и их общую генетическую информацию, чтобы отыскать гены, отвечающие за производство ферментов, способных расщеплять пластик.
Опыты проводили с материалами группы длинноцепочечных алифатических полиэфиров. Это разлагающиеся виды пластика, в которых есть химические связи, доступные для микробов. В отличие от них, привычный полиэтилен устроен так, что бактериям трудно найти в нем уязвимое место.
Образцы тонкой пленки закопали в верхний слой лесной почвы в ботаническом саду университета на глубину около десяти сантиметров. Там микроорганизмы обычно перерабатывают целлюлозу и другие природные материалы, поэтому именно эта среда подходила для эксперимента.
Параллельно в лаборатории смешивали измельченный биопластик с почвой из того же леса и наблюдали за процессом в течение года. Ученые следили за выделением углекислого газа: чем активнее микробы перерабатывают материал, тем больше этого газа они выделяют. Результат оказался заметным. Разные виды биопластика полностью разложились примерно за 250–330 дней, то есть за девять-одиннадцать месяцев. Целлюлоза исчезла быстрее, примерно за 80 дней, при этом обычный плотный полиэтилен практически не изменился.
В 1960 году журнал Science назвал 13 ноября 2026 года датой конца света
Когда пленки достали из почвы, на их поверхности нашли множество крошечных отверстий. По размеру и форме они напоминали отдельные бактериальные клетки. Это навело ученых на мысль, что бактерии не просто селятся на пластике, при этом буквально прогрызают себе путь внутрь материала.
Дальнейший анализ показал, что за это может отвечать один особенно активный ген. Он производит фермент-эстеразу, которая способна разрывать химические связи в сложных молекулах. У фермента есть участок, удерживающий его на поверхности бактериальной клетки, поэтому он может разрушать пластик прямо рядом с микроорганизмом.
Самым неожиданным стало другое свойство. По строению фермент оказался похож не только на ферменты, расщепляющие сложные природные вещества, при этом на бета-лактамазы — бактериальные белки, которые помогают микробам сопротивляться антибиотикам. В лаборатории он действительно смог разрушить пенициллин.
При этом открытие не означает, что бактерии уже готовы переработать горы обычного пластика. Полиэтилен в опытах почти не пострадал, поэтому авторы считают важным создавать материалы с химическими «слабыми местами», которые микробы смогут разрушать. Такой подход мог бы сделать будущую упаковку и другие изделия более пригодными для естественного разложения.
