Микроби, открити в стомаха на крави, могат да разградят някои видове пластмаса, включително полиетилен терефталат (PET), използван в бутилките за безалкохолно, някои опаковки за храни и синтетични тъкани.
Учените откриват тези микроби в течност, извлечена от търбуха - най-голямото отделение на стомаха на преживните животни. Това са копитните животни като говеда и овце, които разчитат на микроорганизми, подпомагащи разграждането на грубата растителност, с която се хранят.
Търбухът действа като инкубатор за тези микроби, които смилат или ферментират храните, консумирани от говедата или други преживни животни.
Изследователите от Университета в Минесота подозират, че някои микроби от търбуха на кравите, трябва да могат да усвояват полиестери - вещества, чиито съставни молекули са свързани от така наречените естерни групи.
При растителноядния си хранителен режим говедата консумират естествен полиестер, произвеждан от растенията, наречен кутин. Като синтетичен полиестер, PET има подобна химическа структура на това естествено вещество.
Кутинът съставлява по-голямата част от кутикулата - външния восъчен слой на растителните клетъчни стени и може да бъде открит в изобилие в корите на доматите и ябълките, разказва съавтора на изследванто Дорис Рибич (Doris Ribitsch) учен от Университета по науки за природните ресурси и живота във Виена.
„Когато плесенните или бактериите искат да проникнат в такива плодове, те произвеждат ензими, които са в състояние да разцепят този кутин“, да разрушат химичните връзки във веществото, каза Рибич.
Клас ензими, наречени кутинази, могат да хидролизират кутина, което означава, да осъществят химическа реакция, при която да разградят веществото на съставните му частиц.
Рибич и колегите й са изолирали такива ензими от микроби и преди и са открили, че кравите може да са източник на подобни микроорганизми, които разграждат полиестери.
"Тези животни консумират и разграждат много растителен материал, така че е много вероятно да намерите и такива микроби", живеещи в стомаха на говедата, допълва ученият.
В новото си проучване, публикувано в списанието Frontiers in Bioingineering and Biotechnology, изследователите установяват, че микробите от говеждия търбух могат да разграждат не само PET, но и две други пластмаси - полибутилен адипат терефталат (PBAT), използван в биоразградими найлонови торбички и полиетилен фураноат (PEF), направен от възобновяеми растителни материали.
За да прецени колко добре тези микроби, могат да разграждат пластмаса, екипът инкубира всеки вид пластмаса в течност, извлечена от търбух, за един до три дни. След това те измерват страничните продукти, за да определят до каква степен микрооргнизмите са разградили материалите на съставните им части.
Течността от търбух разгражда и трите вида пластмаса, като PEF най-ефективно.
След това екипът взима проби от ДНК от течността от търбуха, за да установи кои конкретни видове може да са отговорни за разграждането на пластмасата.
Около 98 процента от ДНК принадлежат на царството на бактериите, като преобладаващият род е Pseudomonas, за който и преди е доказвано, че някои видове разграждат пластмаса според публикации в Applied Microbiology and Biotechnology и the Journal of Hazardous Materials.
Бактериите от рода Acinetobacter също се намират в големи количества в течността и е доказано, че няколко вида също разграждат синтетичните полиестери, според публикация от 2017 г. в Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Рибич и екипът й се надяват да да характеризират напълно бактериите, от търбуха на говедата, които разграждат пластмасите, и да определят кои ензими използват те за целта.
Ако се идентифицират ензими, които потенциално биха могли да се използват за рециклиране, е възможно микроби да бъдат генно модифицирани така, че да ги произвеждат в големи количества, без да е необходимо да се извличат директно от стомасите на кравите.
Така ензимите могат да се произвеждат лесно, евтино и в големи количества, за употреба в промишлени мащаби, смята Рибич.
Тя и екипът й вече са патентовали метод за рециклиране, при който текстилни материали се излагат последователно на различни ензими, идентифицирани при предишни техни разработки.
Първата партида ензими разяжда влакната от конци в материала, докато следващата се насочва към специфични полиестери. Това работи, тъй като всеки ензим е насочен към много специфични химични структури и няма да разгради който и да е материал.
По този начин текстил, създаден от различни материали, може да бъде рециклиран, без първо да трябва да бъде разделен на съставните си части, обясни Рибич.
Според новото проучване, търбухът на говедата може да е още една среда, в която да се открият тези полезни ензими, но такива се намират и на други места в природата, обяснява Дейвид Левин (David Levin), молекулярен биолог и биотехнолог в Университета на Манитоба, който не е част от проучването.
Например, първата бактерия, за която е установено, че е способна да разгражда PET, е Ideonella sakaiensis, вид, участващ във ферментацията на саке, разказва Левин. Някои морски организми отделят кутинази, които могат да разграждат пластмасата, както и различни гъбички, които заразяват сухоземните растения, отбелязва той.
Досега учените са открили ензими, които разграждат PET и биоразградими пластмаси като PBAT и PEF, но сега истинското предизвикателство се крие в намирането на ензими за разграждане на по-трудно разградимите пластмасови продукти, допълва Левин.
Докато учените вече са открили, характеризирали и пуснали на пазара ензими за разграждане на PET, изследователите все още търсят микроби, които могат да се справят с полиетилен и полипропилен, който имат силни връзки между въглеродните си атоми, казва Левин.
Той и неговите колеги са идентифицирали няколко обещаващи кандидати на този фронт, но все още предстои да се измисли как да се увеличи максимално способността за разграждане на пластмасите.
Рибич споделя, че нейният екип също търси за микроби, които могат да консумират полиетилен, и се чудят дали те също не се е крият в стомаха на говедата.
Източник: Science Alert - Cows Have Hungry Stomach Microbes Capable of Breaking Down Some Plastics
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари