otkrića

Enzim koji uništava plastiku

Međunarodni istraživački tim mutirao je enzim jedne bakterije tako da sada može da razloži plastiku za pet dana

Foto: Wikimedia

 

Tekst: Nataša Kilibarda

Malo ko bi mogao pretpostaviti da će plastika od svoje masovne proizvodnje početkom četrdesetih godina 20. veka za relativno kratko vreme postati nezaobilazna stavka svakog domaćinstva, industrije, pa i okeana. Vreme pokazuje i da je plastika, ili tačnije polietilen teraftalat (PET), jedan od najotpornijih veštački stvorenih materijala 20. veka. Koliko danas gotovo rutinska upotreba plastike olakšava svakodnevni život toliko ga i zagađuje, a brojnim životinjskim i biljnim vrstama značajno ugrožava kvalitet i trajanje već kratkog životnog veka. 

S obzirom na to da je ovom materijalu potrebno čak nekoliko vekova da se prirodno razgradi u potpunosti, nameće se zaključak da je plastika praktično neuništiva. Ili je to bar bila sve do nedavnog slučajnog otkrića enzima koji bi ovaj gotovo savršeno proizveden ljudski izum mogao razložiti na njegove osnovne gradivne elemente. Ovo otkriće predstavlja i moguće rešenje reciklaže miliona tona plastičnih jednokratnih boca i kesa na deponijama, vodenim površinama i životnim staništima širom sveta.

Tako je nedavno otkriće bakterije koja se hrani plastikom ovog aprila dobilo svoj naizgled neočekivani iskorak. U martu 2016. utvrđeno je kako je priroda, suočena sa velikim problemom veštačkog zagađivanja u poslednjih sedamdeset godina, dala sopstveno rešenje u vidu mikroorganizma kojem plastika služi kao glavni izvor energije i ugljenih hidrata. Prvobitno otkrivena na deponiji u blizini reciklažnog centra u japanskom gradu Sakai, bakterija Ideonella sakaiensis 201-F6, pri temperaturi od 30 stepeni provela je šest nedelja u razlaganju PET ambalaže, što je svojevrsni rekord i u odnosu na određene vrste gljiva za koje je ranije utvrđeno da takođe poseduju značajan apetit za plastikom.

Osnažen otkrićem japanskih kolega, tim naučnika iz Sjedinjenih Američkih Država, Velike Britanije i Brazila posmatrao je PETase, jedan od aktivnih enzima bakterije Ideonilie sakainesis, u cilju boljeg upoznavanja njegove proteinske strukture i delovanja. Neočekivani rezultat istraživanja bilo je snažno mutiranje već efikasnog enzima, slučajno prouzrokovano dodavanjem određenih aminokiselina. Unapređeni enzim u stanju je da razloži plastiku daleko brže nego što je to činio njegov prethodnik sa japanske deponije. 

Foto: Pexeles

Britanski univerzitet u Portsmautu i američka Nacionalna laboratorija za obnovljive izvore energije (NREL), u saradnji sa naučnicima iz kompanije Diamond Light Source, u posmatranju strukture PETase enzima koristili su sinhotron Beamline I23 sa X zracima 10 milijardi puta intenzivnijim od Sunčevih kako bi bili u mogućnosti da sagledaju sve pojedinačne atome ovog enzima.

Rezultat je bio trodimenzionalni prikaz ultravisoke rezolucije i svaki detalj enzima predstavnjen do najsitnijih sagledivih čestica. Noovotkrivena struktura podsetila ih je na gljivni enzim kutinazu, ali sa nešto različitim aktivnim elementom koji je pogodniji za prilagođavanje veštačkim nego prirodnim polimerima. Ova razlika dovela je do postavljanja hipoteze da je PETase nastao u sredini zagađenoj plastikom koja mu je omogućila da evoluira koristeći PET kao jedini izvor energije. Testirajući ovu tezu istraživači su mutirali aktivni element enzima ne bi li ga približili svojstvima kutinaze i stvorili moćni enzim koji u potpunosti razlaže plastiku za svega pet dana.

Od više od milion prodatih plastičnih boca u svetu svakog minuta, svega 14 odsto bude reciklirano, dok ostatak završi na dnu okeana i na divljim deponijama. Čak i podatak da boce koje se recikliraju mogu da se iskoriste jedino u proizvodnji jeftinih i trošnih materijala za odeću ili tepihe ne pruža utehu za rešenje problema. Novootkriveni enzim otvata vrata mogućnosti da se prozirne plastične boce recikliraju u potpuno iste što u velikoj meri smanjuje potrebu za pravljenjem nove plastične ambalaže kao i naviku industrijskih proizvođača da biraju jeftinu pre nego ekološku soluciju. 

Mada je tek u svojoj ranoj razvojnoj fazi, potencijal ovog otkrića je značajan i velik, ali još je neizvesna njegova uloga u rešavanju problema zagađenosti. Međutim, jedan deo naučne zajednice ostaje sumnjičav ka ovom razvoju jer smatraju da je mogućnost da jedan novi biološki proces zameni reciklažu plastike veoma mala najpre zbog njene ekonomske neisplativosti. 

OTKRIĆA

Svakoga dana se u svetu objavi više hiljada novih otkrića. Koja od njih su zaista bitna? Koja menjaju naučnu paradigmu? I kako razumeti šta se zapravo dešava na naučnim frontovima?

Istražite tekstove iz rubrike OTKRIĆA.

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs