Содержание
Бактерии по всему миру начали эволюционировать, чтобы приспособиться для переработки пластика — Будущее на vc.ru
{«id»:13697,»url»:»\/distributions\/13697\/click?bit=1&hash=08dac53930a24df651326ba618042deba176a3e4cd940b8aac0962617b6e27f3″,»title»:»\u041a\u0440\u0435\u0434\u0438\u0442 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043f\u0440\u0438\u043d\u0438\u043c\u0430\u0442\u0435\u043b\u044f\u043c \u043f\u043e \u043d\u0438\u0437\u043a\u043e\u0439 \u0441\u0442\u0430\u0432\u043a\u0435″,»buttonText»:»»,»imageUuid»:»»,»isPaidAndBannersEnabled»:false}
Журнал Microbial Ecology опубликовал исследование группы учёных из Технологического университета Чалмерса. Исследователи обнаружили у различных микробов порядка 30 тысяч ферментов, которые способны разрушать 10 различных типов пластика, пишет The Guardian.
3576
просмотров
Учёные из Чалмерса проанализировали образцы более 200 миллионов генов в образцах ДНК окружающей среды, полученные из сотен участков океанов и суши по всему миру.
Распределение ферментов, разлагающих пластик, по планете Иллюстрация Microbial Ecology
Используя наши модели, мы нашли несколько линий доказательств, подтверждающих тот факт, что потенциал глобального микробиома по разложению пластика сильно коррелирует с измерениями загрязнения окружающей среды пластмассой. Это является важной демонстрацией того, как окружающая среда реагирует на давление, которое мы на неё оказываем.
Нашим следующим шагом будет тестирование ферментов в лаборатории для тщательного изучения их свойств и скорости разложения пластика. Так мы сможем создать микробные сообщества с целевыми функциями разложения для конкретного полимера.
Алексей Железняк, автор исследования
За последние 70 лет массовое производство пластика выросло с двух миллионов до 380 миллионов тонн, а около восьми миллионов тонн ежегодно смываются в мировой океан.
Эволюция микробиомов по всему миру стала ответом природы на растущее загрязнение пластиком.
Тот факт, что данный процесс — общемировая тенденция, подтверждают и другие исследования:
- Пять лет назад учёные из Японии изучили почву и ил в районе одного из центров по переработке пластмасс. В результате, они обнаружили бактерию, которая с помощью специальных ферментов перерабатывала упаковки из термопластика и трансформировала материал в энергию.
Микробиомы с наиболее сильной концентрацией ферментов, разлагающих пластик, концентрируются на более глубоких уровнях океана, где такого материала очень много. Учёные установили связь между наличием в почве фталата (сложных эфиров фталевой кислоты, которые добавляются в пластмассу для повышения её гибкости) и увеличением доли органических ферментов, которые способны его разрушать.
В 2016 году в Японии нашли первого жука, который поедает и переваривает пластик. Учёные изучили свойства насекомого и создали фермент, который разрушает пластиковые бутылки. Спустя четыре года они усовершенствовали его, после чего фермент разлагал пластик в несколько раз быстрее.
- В 2021 году австрийские биологи открыли бактерию, которая разлагает синтетику в желудках коров. Немецкие учёные также нашли микроорганизмы, которые разрушают пластик за несколько часов.
#наука #бактерии #пластик
Микробов, которые могут разлагать пластик, нашли в коровьем кишечнике — Наука
ТАСС, 2 июля. Австрийские биологи обнаружили в микрофлоре кишечника коров несколько видов грибков и бактерий, которые могут разлагать молекулы различных полимеров – например, лавсан и другие полиэфирные пластмассы. Эти микробы можно использовать для улучшения экологической обстановки в мире, пишут ученые в научном журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
«В рубце коров обитает огромное количество микробов, которые участвуют в переваривании пищи. Мы обнаружили, что часть из них может вырабатывать ферменты, которые могут разлагать полиэфиры. Учитывая, как много рубца каждый день накапливается на скотобойнях, использование этих ферментов можно легко вывести на промышленный уровень», – рассказала Дорис Рибищ, один из авторов исследования, старший научный сотрудник Центра промышленных биотехнологий (Австрия).
Из-за того, что в природе и на свалках накапливается огромное количество пластикового мусора, ученые ищут способы его утилизации. К примеру, недавно биологи обнаружили, что гусеницы восковой моли могут поедать и переваривать разные формы полиэтилена, а их японские коллеги открыли микробов, которые могут разлагать лавсан – самый популярный материал для производства бутылок и другой пластиковой посуды.
Рибищ и ее коллеги обратили внимание, что микробы, обитающие в рубце и кишечнике жвачных животных, решают схожую задачу – им постоянно приходится разлагать молекулы химически стойких биологических полимеров, в том числе целлюлозы и лигнина. Это натолкнуло биологов на мысль, что микробы микрофлоры жвачных животных могут перерабатывать пластик лучше насекомых или других бактерий.
Руководствуясь этой идеей, ученые проследили, как экстракт ферментов бактерий из пищеварительной системы коров взаимодействовал с тремя популярными видами полиэфирных пластмасс – лавсана, полибутилена адипата терфталата (ПБАТ) и полиэтилен-фурандикарбоксилата (ПЭФ).
Образцы этих пластиков биологи попытались разложить экстрактами белков микробов из тонкой кишки, рубца и других отделах кишечника коров. Проследив за взаимодействиями ферментов и полимеров, Рибищ и ее коллеги сопоставили уровень активности белков с видовым составом микрофлоры в этих органах пищеварительной системы.
Оказалось, что во всех частях кишечника коров были микробы, которые могут разлагать все три вида пластика. Причем больше всего их было в рубце: микрофлора этого отдела желудка расщепляла молекулы лавсана, ПБАТ и ПЭФ особенно активно. Пока ученые не выделили конкретных микробов, которые разлагают пластик, однако они обнаружили, что такие способности есть у бактерий из рода Pseudomonas и грибков из рода Penicillium.
Рибищ и ее коллеги надеются, что в дальнейших опытах смогут выделить конкретные штаммы микробов, которые могут разлагать пластмассы, и разработать методики их культивации вне пищеварительной системы коров. Благодаря этому их можно будет использовать для дешевой утилизации пластикового мусора, подытожили ученые.
Исследование показало, что 90 000 жуков по всему миру эволюционируют, чтобы питаться пластиком | Пластмассы
Согласно исследованию, микробы в океанах и почвах по всему миру эволюционируют, чтобы питаться пластиком.
В ходе исследования было просканировано более 200 миллионов генов, обнаруженных в образцах ДНК, взятых из окружающей среды, и обнаружено 30 000 различных ферментов, способных разлагать 10 различных видов пластика.
Исследование представляет собой первую крупномасштабную глобальную оценку способности бактерий разлагать пластик и показало, что каждый четвертый проанализированный организм содержит подходящий фермент. Исследователи обнаружили, что количество и тип обнаруженных ими ферментов соответствовали количеству и типу пластикового загрязнения в разных местах.
Результаты «свидетельствуют об измеримом влиянии пластикового загрязнения на глобальную микробную экологию», заявили ученые.
Миллионы тонн пластика выбрасываются в окружающую среду каждый год, и теперь загрязнение пронизывает всю планету, от вершины горы Эверест до самых глубоких океанов.
Сокращение количества используемого пластика жизненно важно, как и правильный сбор и обработка отходов.
Но многие пластмассы в настоящее время трудно разлагаются и перерабатываются. Использование ферментов для быстрого расщепления пластика на строительные блоки позволит производить новые продукты из старых, что сократит потребность в производстве первичного пластика. Новое исследование предоставляет множество новых ферментов для изучения и адаптации для промышленного использования.
«Мы обнаружили несколько линий доказательств, подтверждающих тот факт, что глобальный потенциал микробиома по разложению пластика тесно коррелирует с измерениями загрязнения окружающей среды пластиком — важная демонстрация того, как окружающая среда реагирует на давление, которое мы на нее оказываем», — сказал профессор Алексей Железняк, Технологический университет Чалмерса, Швеция.
Ян Зримек, также из Университета Чалмерса, сказал: «Мы не ожидали найти такое большое количество ферментов в стольких различных микробах и средах обитания.
Это удивительное открытие, которое действительно иллюстрирует масштаб проблемы».
Взрыв производства пластика за последние 70 лет, с 2 млн тонн до 380 млн тонн в год, дал микробам время для эволюции, чтобы справиться с пластиком, говорят исследователи. Исследование, опубликованное в журнале mBio, началось с сбора данных о 95 микробных ферментах, которые, как уже известно, разлагают пластик, часто обнаруживаемых в бактериях на свалках и в подобных местах, изобилующих пластиком.
Затем команда искала аналогичные ферменты в образцах ДНК окружающей среды, взятых другими исследователями из 236 разных мест по всему миру. Важно отметить, что исследователи исключили потенциальные ложные срабатывания, сравнив ферменты, первоначально идентифицированные с ферментами из кишечника человека, в котором, как известно, нет никаких ферментов, разлагающих пластик.
Около 12 000 новых ферментов были обнаружены в пробах океана, взятых в 67 местах и на трех разных глубинах.
Результаты показали постоянно более высокие уровни разлагающих ферментов на более глубоких уровнях, что соответствует более высоким уровням пластикового загрязнения, которые, как известно, существуют на более низких глубинах.
Образцы почвы были взяты из 169 мест в 38 странах и 11 различных мест обитания и содержали 18 000 ферментов, разлагающих пластик. Известно, что почвы содержат больше пластика с добавками фталата, чем океаны, и исследователи обнаружили больше ферментов, которые атакуют эти химические вещества, в образцах земли.
По словам ученых, почти 60% новых ферментов не вписываются ни в один из известных классов ферментов, предполагая, что эти молекулы разлагают пластик способами, которые ранее были неизвестны.
«Следующим шагом будет тестирование наиболее перспективных ферментов-кандидатов в лаборатории, чтобы тщательно изучить их свойства и скорость разложения пластика, которой они могут достичь», — сказал Железняк. «Оттуда вы можете создавать микробные сообщества с целевыми функциями разложения для определенных типов полимеров».
Первый жук, питающийся пластиком, был обнаружен на японской свалке в 2016 году. Затем в 2018 году ученые изменили его, чтобы попытаться узнать больше о том, как он эволюционировал, но непреднамеренно создали фермент, который еще лучше разлагал пластиковые бутылки. Дальнейшие настройки в 2020 году увеличили скорость деградации в шесть раз.
Еще один фермент-мутант был создан в 2020 году компанией Carbios, которая за несколько часов разлагает пластиковые бутылки для переработки. Немецкие ученые также обнаружили бактерию, которая питается токсичным пластиковым полиуретаном, который обычно выбрасывается на свалки.
На прошлой неделе ученые выявили, что уровни микропластика, которые, как известно, попадают в пищу, вызывали повреждение человеческих клеток в лаборатории.
В эту статью были внесены поправки 27 января 2022 года. Рассматриваемое исследование было опубликовано в журнале mBio, а не в журнале Microbial Ecology, как говорилось в более ранней версии.
Бактерии, поедающие пластик, могут помочь ученым бороться с загрязнением окружающей среды, утверждает новое исследование
Бактерии, поедающие пластик, могут помочь спасти планету, заявили ученые.
Загрязнение пластиком выбрасывает неестественные химические вещества в озера, разрушая местные экосистемы.
Но, согласно новому исследованию 29 европейских озер, некоторые встречающиеся в природе озерные бактерии лучше размножаются на остатках этого пластика, чем на природных материалах, таких как листья и ветки.
Это означает, что обогащение воды определенными видами бактерий может помочь устранить пластиковое загрязнение .
«Похоже, что пластиковое загрязнение разжигает аппетит бактерий», — сказал доктор Эндрю Таненцап из отдела наук о растениях Кембриджского университета, старший автор статьи.0003
«Бактерии сначала используют пластик в качестве пищи, потому что он легко расщепляется, а затем они более способны расщеплять некоторые из более трудных пищевых продуктов — естественные органические вещества в озере».
Согласно Согласно исследованию, скорость роста бактерий увеличилась более чем вдвое, когда пластиковое загрязнение повысило общий уровень углерода в озерной воде всего на 4 процента.
результаты) показывают, что пластиковое загрязнение стимулирует всю пищевую цепь в озерах, потому что чем больше бактерий, тем больше пищи для более крупных организмов, таких как утки и рыбы», — сказал доктор Таненцап.
Бактерии — не серебряная пуля, утверждают авторы исследования — пластиковое загрязнение по-прежнему оказывает разрушительное воздействие на естественные водоемы.
Но бактериальный прорыв может помочь свести к минимуму эти последствия, сказал профессор Дэвид Олдридж, зоолог из Кембриджского университета, участвовавший в исследовании.
Некоторые озерные бактерии процветают на пластиковой диете Ирина Ирисер / Pexels через Canva
«К сожалению, пластмассы будут загрязнять нашу окружающую среду на протяжении десятилетий», — предупредил он9.0003
«С положительной стороны, наше исследование помогает идентифицировать микробы, которые можно использовать для разрушения пластиковых отходов и более эффективного управления загрязнением окружающей среды».
Другие бактерии едят пластик?
Не только озерные бактерии питаются пластиком.
В 2020 году исследователей в Германии обнаружили штамм бактерий, способных разрушать некоторые формы пластика.
Полиуретан (ПУ) — это разновидность пластика, используемая для таких изделий, как спортивная обувь, механические детали и синтетические волокна, такие как спандекс. Его трудно перерабатывать, потому что он термореактивный, то есть не плавится при нагревании.
В то время как другой пластик можно перерабатывать и превращать в новые предметы, большое количество отходов полиуретана оказывается на свалке. Оказавшись там, он выделяет токсичные химические вещества, в том числе канцерогены, химические вещества, которые могут привести к раку.
Группа ученых обнаружила бактерию, которая атакует химические связи, удерживающие материал вместе. Доктор Герман Дж. Хайпипер, ведущий научный сотрудник Центра экологических исследований им.
Гельмгольца ( UFZ ), объясняет, как все это работает; бактерии берут строительные блоки для PU и используют их в качестве источника энергии. Впервые было обнаружено, что микроорганизм, питающийся пластиком, развился на свалке, где сбрасывали полиуретан.
В 2018 году другая группа ученых обнаружила фермент, способный расщеплять ПЭТ, материал, используемый для изготовления пластиковых бутылок. Этот случайный прорыв был сделан при изучении организмов, которые эволюционировали на свалке отходов в Японии. Пытаясь выяснить, как происходил этот процесс, они непреднамеренно изменили кое-что, что сделало молекулу еще более эффективной при разрушении бутылок.
Фермент, разлагающий пластиковые бутылки, был случайно обнаружен в 2018 году. Unsplash
Может ли это решить проблему загрязнения пластиком?
Несмотря на эти прорывы, важно убедиться, что достижения такого рода не способствуют увеличению использования пластика, поскольку большинство форм по-прежнему, как известно, трудно уничтожить.