Бұл бактерия әлемді өзгертуі мүмкін: ғалымдар пластикті жейтін микроорганизмдерге үлкен үміт артады
2001 жылы жапондық ғалымдар тобы қоқыс орнында таңғаларлық жаңалық ашты. Кір мен қоқысқа толы траншеяларда олар пластикалық бөтелкелерді, ойыншықтарды және басқа да ұсақ заттарды қуана шайнайтын бактериялардың шырышты қабығын тапты. Қоқысты бөлшектеу арқылы бактериялар пластмассадағы көміртегінен энергия алып, оны өсіру, жылжыту және одан да көп пластикке аш бактерияларға бөлу үшін пайдаланды. Біз оны әдетте түсінбейтін болсақ та, бактерия пластмассамен қоректенді. Бұл әлемді қалай өзгертуі мүмкін, деп жазады басылым Guardian.
Фото: IStock
Тек қарау керек
Ғалымдар Киото технологиялық институтының профессоры Кохэй Оданың жетекшілігімен жұмыс істеді. Оның командасы сусын бөтелкелерінің көпшілігінде қолданылатын бірдей пластиктен жасалған полиэстер сияқты синтетикалық маталарды жұмсартатын заттарды іздеді. Ода - микробиолог және ол адам қандай ғылыми мәселеге тап болса да, микробтар шешімін тапқан шығар деп есептейді.
«Мен адамдарға айтамын, табиғаттың осы бөлігін мұқият қадағалаңыз. Оның жиі жақсы идеялары бар», - деп атап өтті Ода.
Оның және оның әріптестерінің полигонда тапқаны бұрын-соңды болмаған. Ғалымдар пластмасса бетіне шабуыл жасаудың қарапайым әдісін жасаған микроорганизмді анықтауға үміттенді. Бірақ бұл бактерия әлдеқайда көп нәрсе жасады - ол пластикті толығымен бұзып, оны маңызды қоректік заттарға айналдырған сияқты. Біздің көзқарасымыз бойынша, пластиктің ластануының ауқымын жақсы білетін болсақ, бұл жаңалықтың әлеуеті айқын көрінеді. Бірақ 2001 жылы («микропластика» термині қолданысқа енгенге дейін үш жыл бұрын) Ода бұл «көп қызығушылық тудыратын тақырып болып саналмағанын» айтады. Оның тобы жинаған бактериялар туралы алдын ала жұмыс ешқашан жарияланбады.
Топ ашқаннан кейінгі жылдарда пластиктің ластануын елемеу мүмкін емес болды. Осы шамамен 20 жыл ішінде біз 2,5 миллиард тонна пластик қалдықтарын шығардық және жыл сайын шамамен 380 миллион тоннаға көп шығардық, бұл көлем 2060 жылға қарай үш есеге өседі. Тынық мұхитының орталығында Ұлыбританиядан жеті есе үлкен пластик қалдықтар үйіндісі орналасқан, пластик қалдықтары бүкіл әлем бойынша жағажайлар мен қоқыс полигондарына толы. Миниатюралық масштабта микро- және нанопластикалық бөлшектер көкөністер мен жемістерден табылған, олар өсімдік тамырлары арқылы енген. Олар сондай-ақ адамның барлық дерлік органдарында кездеседі - олар тіпті анадан балаға емшек сүті арқылы берілуі мүмкін.
Пластмассаларды ыдыратудың және қайта өңдеудің қазіргі әдістері өте жеткіліксіз. Пластмассаларды қайта өңдеудің басым көпшілігі пластикті құрайтын талшықтарды ыдырататын ұсақтау және ұсақтау қадамын қамтиды. Шыны немесе алюминий контейнерлерді шексіз рет ерітіп, қайта өңдеуге болатынымен, су бөтелкелері сияқты тегіс пластмассалар қайта өңдеу кезінде бұзылады. Қайта өңделген пластик бөтелке түрлі-түсті қапшыққа айналады, ол талшықты оқшаулауға айналады, ол жол толтырғышына айналады және ешқашан қайта өңдеуге болмайды. Және бұл ең жақсы сценарий. Шындығында, пластиктің ешқайсысы іс жүзінде - тек 9% - қайта өңдеу зауыттарына ешқашан жетпейді.
Тақырып бойынша: Кофе ішті - кесе жеп қойыңыз: стартап әлемді пластиктен қалай құтқару керектігін түсінді
Пластмассаны кәдеге жаратудың жалғыз тұрақты жолы - жыл сайын шамамен 70 миллион тонна пластикті құрайтын өртеу, бірақ өртеу климаттық дағдарысқа ықпал етеді, өйткені ол пластиктің құрамындағы көміртекті, сондай-ақ зиянды химиялық заттарды шығарады. ол ауаға араласуы мүмкін.
Ол ашылғаннан кейін бірнеше жыл бойы Ода мен оның шәкірті, қазір профессор Казуми Хирага хат алысып, тәжірибелер жүргізді. 2016 жылы олар өз жұмыстарын беделді Science журналында жариялағанда, ол пластикалық дағдарыстың шешімін іздейтін әлемге шығып, хитке айналды. Ода мен оның әріптестері полигонда табылған бактерияны Ideonella sakaiensis (ол табылған Сакай қаласының атымен) деп атады және қағазда бактерия шығаратын полиэтилентерефталатты (ПЭТ) ыдыратуға мүмкіндік беретін арнайы ферментті сипаттады. киім мен қаптамада қолданылатын ең көп таралған пластик. Жұмыс баспасөзде кеңінен жарияланды және қазіргі уақытта 1000-нан астам ғылыми дәйексөздер бар, бұл оны барлық мақалалардың 0,1% -ына орналастырады.
Бірақ нақты үміт - бұл пластиктің белгілі бір түрімен қоректенетін бактериялардың бір түрі ғана емес. Соңғы жарты ғасырда микробиология (бактериялар мен кейбір саңырауқұлақтарды қоса алғанда, ұсақ ағзаларды зерттеу) революцияны бастан өткерді, оны американдық микробиология қоғамының бұрынғы президенті Джо Хэнделсман эволюцияның ашылуынан кейінгі ең маңызды биологиялық жетістік деп атады. Біз қазір микроорганизмдер біздің әлеммен араласып жатқан кең, жасырын әлемді білдіретінін білеміз. Біз олардың әртүрлілігін және жиі керемет мүмкіндіктерін енді ғана түсіне бастадық. Көптеген ғалымдар біз жұмыс істеп жатқан көптеген шешілмейтін мәселелердің микробтар шешімін таба бастағанына сенді. Тек қарау керек.
«Екі қадам алға және бір қадам артқа»
Ода сияқты жаңалық тек бастапқы нүкте болып табылады. Біз өзіміз жасаған осы жаһандық экологиялық апаттың салдарын жеңілдетуге кез келген үмітке ие болу үшін бактериялар тезірек және жақсы жұмыс істеуі керек. Ода мен оның командасы бастапқыда бактерияны зертханада тексергенде, оны ұзындығы 2 см және салмағы 20 грамм пластикалық пленкамен бірге пробиркаға салды. Бөлме температурасында бактерия шамамен жеті апта ішінде пластмассаның кішкене бөлігін өзінің прекурсорлық сұйықтығына айналдырды. Бұл өте әсерлі болды, бірақ бүкіл елдегі пластикалық қалдықтар мәселесіне маңызды әсер ету үшін тым баяу болды.
Бақытымызға орай, соңғы төрт онжылдықта ғалымдар ферменттерді жасау және манипуляциялауда айтарлықтай жетістіктерге жетті. Пластмасса шайнау туралы сөз болғанда Портсмут университетінің молекулалық биофизикасының профессоры Энди Пикфорд: «Идеонелла ферменті шын мәнінде эволюциялық дамуының өте ерте сатысында» деді. Ғалымдардың мақсаты – осы жолды соңына дейін аяқтау.
Кез келген тірі организм үлкенірек қосылысты (ДНҚ тізбегі, күрделі қант немесе пластмасса) ыдыратқысы келгенде, ол ферменттерге, тапсырмаға мамандандырылған жасушалардың ішіндегі кішкентай молекулалық машиналарға айналады. Ферменттер химиялық реакциялардың микроскопиялық масштабта жүруіне көмектеседі, кейде реактивті атомдарды оларды байланыстыру үшін бір-біріне жақындату арқылы немесе күрделі молекулаларды белгілі бір нүктелерде бұрап, оларды әлсіз және ыдырау ықтималдығы жоғары етеді.
Табиғи ферменттердің жұмысын жақсартқыңыз келсе, барлық дерлік жағдайларда жұмыс істейтін тәсілдер бар. Мысалы, химиялық реакциялар жоғары температурада жақсы жүреді, бірақ ферменттердің көпшілігі олар жұмыс істейтін дененің қоршаған орта температурасында ең тұрақты болады - адамдардағыдай 37 градус. Ферменттерді кодтайтын ДНҚ-ны қайта жазу арқылы ғалымдар оның құрылымы мен қызметін тұрақты ету үшін өзгерте алады, мысалы, әлдеқайда жоғары температурада, бұл оның жылдам жұмыс істеуіне көмектеседі.
Бұл күш құдайлық болып көрінеді, бірақ көптеген шектеулер бар.
Колорадодағы АҚШ Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасының (NREL) зерттеушісі Элизабет Белл: «Бұл көбінесе екі қадам алға және бір қадам артқа», - дейді.
Эволюцияның өзі келіссөздерді қамтиды және ғалымдар ферменттердің көпшілігі қалай жұмыс істейтінін түсінсе де, қандай өзгерістер олардың жақсы жұмыс істейтінін болжау қиын болып қала береді.
«Логикалық дизайн әдетте жақсы жұмыс істемейді, сондықтан біз басқа әдістерді қолдануымыз керек», - деп мойындады Белл.
Полиэтилентерефталатты ыдырату үшін Ideonella sakaiensis өндіретін PETase ферменті бойынша жұмыс табиғи эволюцияны жеделдету үшін дөрекі күш әдісін қолданады. Белл пластмассамен тікелей жұмыс істейтін фермент бөлімдерін алады және гендік инженерияны қолдана отырып, оларды барлық мүмкін мутацияларға ұшыратады. Табиғатта ферменттегі мутация бактерияның бірнеше мың бөлінуінде бір рет қана болуы мүмкін.
Белл сынақ үшін жүздеген немесе мыңдаған ықтимал пайдалы мутанттарды алатынына кепілдік береді. Содан кейін ол әрқайсысының пластикті бұзу қабілетін өлшейді. Аздап жақсарған барлық кандидаттар мутацияның кезекті раунды алады. NREL зерттеу тобының жетекшісі Грегг Бекхэм мұны «фермент эволюциясы» деп атайды. Өткен жылы ол өзінің соңғы зерттеулерінің нәтижелерін жариялады: ол құрастырған PETase ферменті PET-ті бастапқы ферментке қарағанда бірнеше есе жылдам ыдыратуға қабілетті.
Бірақ мұндай мақсаттарға қолайлы фермент жасау ғалымдардың тамаша құралды алғанға дейін тырнақтау ғана емес. Оданың жұмысы 2016 жылы жарияланғанға дейін пластикті сіңіре алатын бактериялардың бар екенін ешкім білмеген. Қазір бізде сенімді құжатталған бір іс бар. Осы уақытқа дейін микроорганизмдердің бір бөлігі ғана ашылғанын ескерсек, әлдеқайда жақсы үміткер болуы мүмкін.
Бұл сұрақ биобарлау деп аталатын бумға әкелді. Өзеннен алтын іздеу сияқты, биопроспекторлар қызықты және ықтимал пайдалы микробтарды іздеу үшін әлемді аралайды. 2019 жылы Оңтүстік Кореяның Кванджу ұлттық университетінің командасы құрылыс бұрғылау қондырғысын қала сыртындағы муниципалды полигонға апарып, ондаған жылдар бойы жинақталған пластик қалдықтарын табу үшін қоқыс траншеяларының астынан 15 метр бұрғылады. Онда профессор Су-Джин Йом мен оның шәкірттері полиэтилен пакеттерін тамақ ретінде қолданып өмір сүре алатын Bacillus thuringiensis бактериясының түрін тапты. Йоманың командасы қазіргі уақытта бактерия қандай ферменттерді қолданатынын және полиэтиленді шынымен өңдей алатынын зерттеп жатыр.
Вьетнам мен Тайланд жағалауындағы кең мангр батпақтарында Портсмут университетінің микробиологы Саймон Крагг полиэтиленді жейтін басқа ықтимал микробтарды іздеуде.
«Біз осы уақытқа дейін байқаған пластикті ыдырататын ферменттер өсімдік жапырақ жамылғыларын бұзатын табиғи ферменттерге өте ұқсас», - деді ол. «Мангровтардың тамырларында су өткізбейтін жабын бар, ал батпақтар, өкінішке орай, оларда таңқаларлық мөлшерде пластик бар».
Микробиолог мангр тамырларын ыдырататын бактериялар пластикке ауыса алады деп үміттенеді.
Ескірген ғылым
Біз оларды мұқият зерттеп келе жатқан 200 жылға жуық уақыт бойы микробтар ғылыми түрмеде болды: олар негізінен жойылуды қажет ететін патогендік микроорганизмдер немесе шарап ашыту немесе шарап ашыту сияқты бірнеше негізгі өндірістік процестер үшін жай ғана жұмысшылар болып саналды. ірімшік.
Американдық микробиология қоғамының бұрынғы президенті Гендельсман: «40 немесе 50 жыл бұрын микробиология ескірген ғылым болып саналды», - деді.
XNUMX-шы ғасырда физиктер атомды бөлуде прогреске қол жеткізіп, биологтар өсімдіктер мен жануарлардың көптеген түрлерін жіктеуге келгендіктен, өмірдің өте, өте кішкентай салаларын зерттейтін ғалымдар артта қалды. Дегенмен, біздің қолымыздан келмейтін жасырын дүниенің таңқаларлық белгілері болды.
Сонау 1930 жылдары микробиологтар табиғатта кездесетін микроорганизмдер әлемі мен зертханада нені зерттей алатыны арасында қалай сәйкессіздік бар екендігі туралы таң қалдырды. Зерттеушілер микроскоптың астына үлгіні (теңіз суының бір тамшысы немесе балшық жағындысы) қойсаңыз, жүздеген таңғажайып және алуан түрлі организмдерді көруге болатынын анықтады. Бірақ егер сіз сол үлгіні Петри табақшасындағы желатинді қоректік суспензияға салсаңыз, тек бірнеше жеке түрлер аман қалады және өседі. Зерттеушілер пластинада өсіп келе жатқан микроорганизмдердің колонияларының санын санаған кезде, бұл микробиологтар кеңейтілген түрде көргенімен салыстырғанда, бұл шамалы уыс екені белгілі болды. Бұл кейінірек «үлкен пластиналар саны аномалиясы» деп аталды.
«Микроскоптың, содан кейін электронды микроскоптың көмегімен сіз осы түрлердің барлығын көре аласыз. Бірақ олар тақтайшаларда өспеді, сондықтан біз оларды сипаттай аламыз және зерттей аламыз », - деп түсіндірді Уильям Саммерс, Йель университетінің дәрігері және ғылым тарихшысы.
Тұтқында өсе алмайтын сирек кездесетін және экзотикалық жануарлар сияқты, микроорганизмдердің көпшілігі зертханада өмір сүруге бейімделмеген сияқты. Сондықтан ғалымдар өздерінің шектеулі жағдайында өмір сүре алатын нәрселермен шектелді. Дегенмен, микробиологтар осы күртеден шығып, микробтар патшалығының шынайы масштабын ашуға тырысты.
1928 жылы Александр Флемингтің пенициллинді ашу тарихы баршаға белгілі: Әулие Мария ауруханасының дәліздері арқылы өтіп, Флеминг петри табақшасына кездейсоқ түскен саңырауқұлақ спорасының құрамында XNUMX-шы ғасырдың ең қуатты медициналық қаруының біріне айналған пенициллин болған. .
Ратгерс университетінің химигі Зельман Ваксманның әңгімесі азырақ белгілі, бірақ маңызды емес, ол кейбір топырақ бактериялары тамақ үшін бәсекелесетін басқа бактерияларды өлтіретін немесе тежейтін токсиндер шығаратынын байқағаннан кейін «антибиотик» терминін енгізді.
Ваксман өз зертханасында осы жабайы бактерияларды өсіру үшін қажетті жағдайларды жасау үшін тынымсыз жұмыс істеді және оның күш-жігерінің нәтижесінде 1946 жылы екінші коммерциялық қол жетімді антибиотик стрептомицин ғана емес, сонымен қатар нарыққа келесі бес антибиотиктер шығарылды. Нәтижесінде, топырақтан антибиотик шығаратын микробтарды іздеу олардың зертханаға түсуін күткеннен әлдеқайда жемісті болып шықты. Бүгінгі таңда барлық антибиотиктердің 90%-ы Ваксман өзінің алғашқы ашылуын жасаған бактериялар тобынан шыққан.
Ваксман сияқты күш-жігер салыстырмалы түрде сирек кездеседі. Алғаш рет 1970 жылдары енгізілген, бірақ 1980 жылдардың ортасынан бастап кеңінен және коммерциялық қол жетімді болған ДНҚ тізбегін оқудың қарапайым химиялық әдістерінің ашылуымен ғана жағдай өзгере бастады. Кенеттен микроскоптың астындағы микробтарды каталогтауға және олардың ДНҚ-сы арқылы анықтауға болады, бұл олардың қалай өсіп, жұмыс істейтінін меңзейді.
«Одан да көп», - дейді Гендельсман. «Біз байқаған генетикалық әртүрлілік өте үлкен болды. Бұл тіршілік формалары сыртқы жағынан бір-біріне өте ұқсас болғанымен, шын мәнінде өте әр түрлі болып шықты. Бұл одан да көп нәрсе бар екенін түсінуге есік ашты ».
Шамамен 25 жыл бұрын ғалымдар планетада микробтардың он миллионнан аз түрі бар деп келіскен; соңғы онжылдықта кейбір жаңа зерттеулер бұл санды триллионға дейін жеткізді, басым көпшілігі әлі белгісіз. Ғалымдар біздің денемізде ауруға қарсы тұру қабілетімізден бастап көңіл-күйімізге дейін әсер ететін микробтарды анықтады. Теңіздің тереңінен олар қайнаған термалды бұлақтарда тіршілік ететін микробтарды тапты. Микробтар қазба отындарын ыдырату үшін дамыған шикі мұнай кен орындарында табылды. Неғұрлым көп ізденсек, соғұрлым ерекше жаңалықтар ашамыз.
Бейімделу қабілетіне байланысты микробтар біздің аласапыран заманымызға тамаша серік болып табылады. Микробтар Дарвин мен оның замандастарын таң қалдыратын тәсілдермен және жылдамдықпен дамиды. Ішінара олар тез бөлініп, миллиардтаған популяцияға ие болуы мүмкін болғандықтан, ішінара олар жеке адамдар арасындағы ДНҚ-ның жылдам алмасуы сияқты күрделі тіршілік формаларына белгісіз эволюциялық трюктерге жиі қол жеткізе алатындықтан. Олар төтенше жағдайларда гүлденудің жолын тапты. Тарихтың осы сәтінде адам бүкіл әлемде қорқынышты жылдамдықпен барған сайын төтенше жағдайларды жасауда. Басқа жануарлар мен өсімдіктер қоршаған ортаға бейімделу үшін тез шешім таба алмаса, микробтар тез бейімделеді. Олар қышқылданған суда жақсы өседі және біз табиғатқа тастайтын кейбір жағымсыз химиялық заттарды шайнайтыны көрсетілген. Кохей Ода болжағандай, өзіміз жасаған көптеген мәселелер үшін олар өз шешімдерін табады.
Қасиетті Граале
Жаңа микробтарды табу және олармен зертханада тәжірибе жасау - алғашқы қадамдар, бірақ ғалымдар әдетте «нақты әлем» немесе «өнеркәсіп» деп аталатын нәрсеге соңғы секіріс қиын болуы мүмкін екенін біледі. Пластмасса жейтін микробтар жағдайында бұл секіріс әлдеқашан жасалған. 2021 жылдан бастап француздық Carbios компаниясы бактериялық ферментті қолдана отырып, күн сайын шамамен 250 кг пластик қалдықтарын өңдеп, оны прекурсорлық молекулаларға ыдыратады, содан кейін оны тікелей жаңа пластик өндіру үшін пайдалануға болады. Бұл дәл компосттау емес, бірақ Carbios пластикті қайта өңдеудің қасиетті жолы сияқты нәрсеге қол жеткізді, бұл оны шыны немесе алюминий сияқты шексіз қайта өңдеуге болатын материалдарға жақындатты.
Пластмасса алдымен ұсақталады, содан кейін үлкен пресске ұқсайтын машинадан өткізіледі, ол оны мұздатады және үлкен қысыммен кішкентай тесіктен өткізеді. Пластмасса жер бетіне жүгері дәніндей көлемдегі түйіршіктер (немесе оларды нұрдельдер деп те атайды) түрінде шығады. Микроскопиялық деңгейде нурдельдің тығыздығы химиктер оның бастапқы «кристалдық» формасы деп атағанынан әлдеқайда төмен. Пластмассаны құрайтын талшықтар бастапқыда оларды тегіс және берік ететін тығыз торға оралған; қазір, талшықтар әлі де бүтін болса да, олар бір-бірінен алшақ және белсенді емес, бұл ферменттерге шабуыл жасау үшін үлкен аумақты береді.
Табиғатта бактериялар пластмассаға бағытталған ферменттің шектеулі мөлшерін, сондай-ақ басқа да әртүрлі ферменттер мен қалдықтарды шығарады. Бұл процесті жылдамдату үшін Carbios биотехнологиялық компанияға бактериялардан таза пластикті қорытатын ферменттің үлкен мөлшерін жинап, шоғырландыру үшін төлейді. Carbios ғалымдары содан кейін бірнеше метр биіктікте мөрленген болат резервуарға су мен фермент ерітіндісіне пластикалық нұрделлерді орналастырады. Процесс сыналатын жақын маңдағы зертханада реакцияны шағын контейнерлерде байқауға болады. Ішінде ақшыл пластмасса кесектері қар шарындағы үлпек тәрізді айналады. Уақыт өте келе пластмасса ыдырайды, оның құрамдас бөліктері ерітіндіде ериді және әйнектің артында көпіршікті сұр түсті сұйықтық қалады. Қатты ПЭТ-тің орнына енді сұйықтықта екі сұйық химиялық зат бар - этиленгликоль және терефтал қышқылы - оларды бөліп алып, жаңа пластикке айналдыруға болады.
Carbios әзірлеген технология оңай масштабталатын сияқты. Кәсіпорын екі жыл бұрын зертханада бірнеше келі пластмасса өңдесе, қазір тәулігіне 250 келіге жуық өңдейді. 2025 жылы Бельгия шекарасына жақын жерде тәулігіне 130 тоннадан астам өңдеуге қабілетті әлдеқайда үлкен зауыт ашылады.
Францияда бактериялық технологияны қолданатын пластикті қайта өңдейтін зауыттың жұмыс істеп тұрғанының себебі, АҚШ пен Қытайда жоқ, француз мемлекеті пластикалық қалдықтар мәселесін 2025 жылға қарай Францияда қолданылатын барлық пластикалық қаптамаларды бірінші орынға қояды. қайта өңделген. толығымен қайта өңделген.
Бұл өсімдіктер сиқырлы шешім емес. Ферменттерді өңдеу процесі биологиялық және химиялық реакциялар сериясы болып табылады және өндіріс ауқымы кеңейген сайын сіз табиғаттың қатыгез есепші екенін түсінесіз. Түрлі шығындар мен көміртегі шығарындыларына қарасаңыз, пластикті тазалау, оны жылыту және мұздату айтарлықтай энергия шығындарын талап етеді. Химиялық реакцияның өзі қоршаған ерітіндінің қышқыл болуына себеп болады, сондықтан ашық бассейндегі сияқты, бейтарап күйде ұстау үшін ерітіндіге үнемі химиялық негіз қосу керек, нәтижесінде бірнеше килограмм натрий сульфаты пайда болады. өнім реакцияларды іске қосқан сайын. Натрий сульфаты шыны жасауда және жуғыш заттарды өндіруді қоса алғанда, көптеген мақсаттарға ие, бірақ химиялық негізді өндіруден натрий сульфатын кейіннен пайдалануға дейінгі барлық қадамдар қосымша экологиялық шығындар мен логистикалық қиындықтарды қамтиды.
Carbios компаниясының бас директоры Эммануэль Ладент компанияның пластикті қайта өңдеу процесі қазіргі уақытта жаңа пластик өндірумен салыстырғанда шығарындыларды 51%-ға азайтатынын айтты.
«Өте жақсы», - деп қорытындылады ол. «Бірақ бұл бастамасы ғана деп үміттенемін».
Carbios талдау нәтижелерін жариялаған жоқ, бірақ бұл саламен таныс басқа бірнеше ғалымдар шығарындыларды екі есе қысқарту қайта өңдеудің бұл түрі үшін ең жақсы сценарий екенін айтты.
Карбиос және оның артында тұрған ғалымдар, Тулуза университетінің биологтары Ален Марти мен Винсент Турниер осы салада он жылдан астам уақыт жұмыс істейді. Оданың ашқан жаңалықтары жарияланғаннан кейін көптеген басқа ғалымдар ұқсас зерттеулерді жүргізе бастағанымен, Марти мен Турниер өз жұмысын 2000 жылдардың ортасында бастады. Марти мен Турниердің айтуынша, олар пластмассамен жұмыс істеу үшін дамымаған, бірақ мұны істей алатын жапырақ компосты кутиназасы (LCC) деп аталатын басқа ферментті пайдаланды.
«Бұл аздап әлсіз болды және жоғары температурада жақсы жұмыс істемеді, бірақ бұл жақсы бастама болды», - деп түсіндірді Марти. «Гендік инженерияның сансыз раундтарынан кейін фермент анық жұмыс істейді».
NREL зерттеу тобының қызметкері Грегг Бекхэм LCC «керемет фермент» екенін айтады. Дегенмен, зерттеуші оның әлі жетілдірілмегенін ескертеді. Ол жоғары өңделген пластмассаларды жақсы көреді және өзінің реакциялары тудыратын қышқыл ортада қалай жұмыс істеу керектігін білмейді. Бекхэм Ideonella Sakeinsis шығарған фермент пластикпен күресу үшін арнайы дамығандықтан, ол ең жақсы болады деп үміттенеді.
Ары қарай не
Жетілдірілген микробтар бізді пластикалық дағдарыстан құтқара ала ма? Кейбір ғалымдар технология шектеулі болады деп санайды. Жақында Nature журналында жарияланған сыни шолуда көптеген пластмассалар ешқашан ферменттермен тиімді қорытылмайтынын атап өтті, өйткені олардың химиялық байланыстары үзілу үшін салыстырмалы түрде үлкен энергияны қажет етеді.
Портсмуттың профессоры Энди Пикфорд бұл шектеулерді біледі, бірақ көптеген ықтимал мақсаттар әлі де бар деп санайды. «Нейлон - қиын, бірақ орындалатын тапсырма», - деп сендірді ол. «Полиуретандар да.»
Сізді қызықтыруы мүмкін: Нью-Йорктегі басты жаңалықтар, біздің иммигранттар туралы әңгімелер және Үлкен Apple өмірі туралы пайдалы кеңестер - мұның барлығын ForumDaily New York сайтында оқыңыз
Carbios ғалымдары бірнеше жыл ішінде нейлонды қайта өңдеу процесін дамытады деп келіседі және болжайды. Егер бұл болжамдар орындалса, барлық пластмассалардың төрттен бір бөлігі шын мәнінде қайта өңдеуге жарамды болады; Егер ферменттер теориялық тұрғыдан ыдырауға болатын барлық пластмассаларға жарамды екені анықталса, онда барлық пластик қалдықтарының жартысынан азы қайта өңделуі мүмкін.
Осыған қарамастан, ғалымдардың көпшілігі ферменттер ескі пластикті жаңаға айналдыра алатын әлемге ұмтылуда. Бұл депрессиялық түрде шектеулі. Бұл экономикалық мағынаға ие, бірақ ол әлі де пластик өндіруді және оны орындау үшін энергияны тұтынуды қамтиды. Қайта өңдеу жаңа пластмасса өндірісін бәсеңдетуі мүмкін болса да, бұл бізге әлемге шығарған, көп бөлігі қайта пайдалану үшін тым қарапайым, күрделі және лас болып қалатын түсініксіз көлемдегі пластикті қайтаруға көмектеспейді.
Пластмассаның шикі бөлігін органикалық заттарды түрлендіру жолында шынымен түрлендіруге болатын микробтар әлі табылған жоқ: көміртегі үйіндісінен бастап, айталық, адам денесі және бір жыл немесе одан да көп уақыт ішінде сіңірілмейтін қаңқа бөліктерінен басқа ештеңе қалдырмайды. Ғалымдар полигондағы бөтелкелерден немесе мұхиттағы қоқыс салдарынан пластмасса жейтін микробтарды тапқанда, ең жақсысы - кішкене тістеп алу. Баланың тістері сияқты, олар жұмсартылмайтын және қасықпен тамақтанбаған нәрсеге көп әсер ете алмайды.
Дегенмен, микробтар планетаның ең зиянды токсиндерін жоюға, бүкіл ландшафттарды тазартуға қабілетті. Бұл миллиондаған жылдар бойы жер бетінде болған химиялық заттардың көмегімен жақсы орындалады. 1989 жылы Exxon Valdez Аляска шығанағына 41 миллион литр мұнай төгіп тастаған кезде, тазарту жұмыстары итбалықтардың майын тазартып жатқан экологтардың суреттеріне назар аударды. Дегенмен, майды кетіру жұмысының көп бөлігін табиғи түрде шикі мұнаймен қоректенетін бактериялар жасады. Бактериялардың көбеюіне ықпал ету үшін жағалау сызығына шамамен 50 000 кг азотты тыңайтқыштар шашылды. Сол сияқты, Стратфордтағы бұрынғы өнеркәсіптік алаң 2012 жылғы Олимпиада ойындарын өткізу үшін таңдалғанда, оны тазалау міндеті жүктелген комитет мұнай және басқа да химиялық заттармен ластанған 2000 жүк көлігінен астам топырақты бірнеше апта ішінде айдаған жерлерге тасымалдады. азот пен оттегі, бұл токсиндерді сіңіретін бактериялардың жылдам өсуіне себеп болды. Бұл жер Стратфордқа қайтарылды және қазір Олимпиадалық саябаққа айналды.
Қоршаған ортада пластмассамен де солай жасауға болады ма деген сұраққа қызығушылық пен қаржыландыру әлдеқайда аз болды.
Мадридтегі Испанияның Ұлттық биотехнология орталығының ғалымы және адамзаттың проблемаларын шешу үшін микробтарды ауқымды пайдалануды жақтаушы Виктор ди Лоренцо: «Біздің қалдықтарымызды тазалауға нарықтық ынталандыру жоқ, ол CO2 немесе пластик болсын», - деді. — Пластмассаны қайта өңдеу өз жемісін береді. Бірақ бүкіл қоғамға көмектесетін бұл үлкен жобаларды кім төлейді? Мұны тек халықтың қолдауымен ғана түзетуге болады».
Нарық мәселесінен бөлек, заңдық мәселе де бар. Барлық дерлік елдерде микроорганизмдердің гендік инженериясын жасағаннан кейін оларды табиғатқа өте сирек берілетін арнайы рұқсатсыз жіберуге тыйым салынады. Мұның себептері анық. 1971 жылы «Мутант 59: Пластикалық жегіш» ғылыми фантастикалық әңгімесінде пластмассаны лезде ерітетін вирус бүкіл әлемге таралып, ұшақтарды бағытынан шығарып, ғимараттарды құлатады. Пластмасса жейтін бактериялардың соншалықты тиімді болуы екіталай, бірақ мұндай нәрсе апатты салдарға әкелуі мүмкін.
Ди Лоренцо мұндай дамудың қауіптілігі аз екеніне сенімді.
«Алғашқы ГМО шыққан кезде адамдар олардан бас тартты. Ғалымдар өркөкіректік танытты. Мұның бәрі табиғатқа үстемдік ету және пайда табу сияқты көрінді. Бірақ мұны өзгертуге мүмкіндігіміз бар. Біз ғылым мен табиғат әлемінің жаңа серіктестігін бастай аламыз. Егер біз мұны халыққа шынайы түрде ұсынсақ, олар тәуекелге баруға тұрарлық па екенін шеше алады», - деді ол.
Микробтармен тереңірек серіктестік идеясы өте перспективалы. Еуропалық Одақ пластмассадан жаңа пластик емес, толығымен биоыдырайтын материалдарға айналдыру үшін микробтар мен ферменттерді әзірлеу үшін бірнеше топты қаржыландырады. Өткен жылы неміс тобы теңіз балдырларында Ideonella sakaiensis PETase жасап, оны болашақта мұхиттағы микропластиктерді ыдырату үшін пайдалануға болатынын атап өтті.
Ода біздің әлі айсбергтің ұшына тиген жоқпызға сенімді. Ол және оның әріптестері 20 жыл бұрын полигонда Идеонелланы алғаш рет тапқан кезде, ол жалғыз жұмыс істемеді. «Мен пластмассадағы микроорганизмдердің пленкасын көргенде, мен оның көптеген микробтардың бірге жұмыс істейтінін түсіндім», - деді Ода.
Оның командасы Идеонелла пластикті өнеркәсіптік құнды шикізатқа ыдыратып жатқанда, басқа микроорганизмдер оларды микробтар қауымдастығы пайдалана алатын қарапайым қоректік заттарға өңдеп жатқанын түсінді. Бұл симбиоз болды. Бір мағынада серіктестік. Осыдан кейін Ода микробтық қауымдастықтарды топырақтан микро- және нанопластиктерді кетіру жүйесіне айналдыруға болатынын көрсететін бірнеше мақалалар жазды. Бірақ бұған қызығушылық танытқандар аз болды.
Әңгімелесулерімізде Ода өзі және оның әріптестері ашқан жаңалықтарды коммерцияландыруды қалайтын адамдардан шынымен ойын өзгертетін идеялардың жоқтығына бірнеше рет қынжылыс білдірді. Ескі пластмассаны жаңаға айналдыратын зауыт және пластикті су мен ауаға айналдыратын зауыт туралы әлдеқайда кішігірім нәрсе туралы керемет толқу болды.
Форум күнін де оқыңыз:
Алаяқтарды алдау: ер адам алаяқтарды алдап 1782 доллар табыс тапты
Батареялар, бояулар, телефондар: АҚШ-тағы «қауіпті» қалдықтардан қалай құтылуға болады
Баспана табудан натурализацияға дейін: USCIS иммигранттар үшін орыс тіліндегі нұсқаулықты шығарды
Costco мүшелері бар болғаны 29 долларға онлайн дәрігерлік кеңес ала алады
Несие ұпайыңызды апта сайын тегін тексере аласыз: мұны қалай жасауға болады
Google News сайтындағы ForumDaily-ге жазылыңызСіз АҚШ-тағы өмір және Америкаға иммиграция туралы маңызды және қызықты жаңалықтарды алғыңыз келе ме? — бізді қолда садақа бер! Сондай-ақ біздің парақшаға жазылыңыз Facebook. «Дисплейдегі басымдық» опциясын таңдап, алдымен бізді оқыңыз. Сондай-ақ, біздің сайтқа жазылуды ұмытпаңыз Telegram каналы мен Instagram- Онда қызық көп. Және мыңдаған оқырмандарға қосылыңыз ФорумДүниежүзілік Нью-Йорк — онда сіз мегаполистің өмірі туралы көптеген қызықты және жағымды ақпаратты таба аласыз.
Редакторлардың таңдауы
