Похоже на Pac-Man. Как уникальный бактериальный фермент, помогает природе бороться с пластиковым загрязнением
Исследователи из Германии обнаружили уникальный микробный фермент, напоминающий персонажа игры Pac-Man благодаря своей способности разрушать пластик. Это открытие раскрывает новые механизмы природной адаптации и защиты окружающей среды.
Загрязнение планеты пластиковыми отходами остается одной из острейших экологических проблем современности. Поскольку большинство обычных пластмасс распадается очень медленно, микроорганизмы длительное время не могли эффективно утилизировать эти материалы. Однако ученые из Университета Констанца сделали шаг к решению этой проблемы, обнаружив необычный биологический катализатор, разрушающий определенные виды биоразлагаемых полиэфиров.
В ходе экспериментов биологи Гарри Лернер и Дэвид Шлехек зарыли образцы биопластика (алифатических полиэфиров LCAP) на глубину около десяти сантиметров в верхний слой гумуса в университетском ботаническом саду. Параллельно команда проводила лабораторные исследования. Результаты показали, что все тестируемые биопластики полностью разложились примерно за 250−330 дней, в то время как обычный полиэтилен высокой плотности (HDPE) остался почти невредимым. Исследование под электронным микроскопом выявило на поверхности материала микроскопические отверстия, соответствующие размерам отдельных бактериальных клеток.
Выделив и секвенировав ДНК группы микробов, ученые идентифицировали особый ген, производящий эстеразу — фермент, способный разрывать сложные эфирные связи. Благодаря уникальной молекулярной структуре с широким активным центром исследователи в шутку назвали его «ферментом Pac-Man».
Исследование также выявило неожиданное свойство: кроме расщепления пластиковых цепочек на мономеры, этот фермент способен разрушать бета-лактамное кольцо пенициллина, что указывает на возможную эволюционную связь между утилизацией пластика и устойчивостью к антибиотикам.
Ученые отмечают, что это открытие не обещает мгновенное уничтожение уже имеющихся пластикового мусора в мире, ведь стойкие полимеры вроде полиэтилена и в дальнейшем остаются устойчивыми к микроорганизмам. Их результаты доказывают, что человечество должно разрабатывать новые материалы с химическими точками разрыва, чтобы бактериям было легче перерабатывать пластик.