მცენარეების გადამუშავებაში გაწაფულ ნიადაგის ზოგიერთ მიკრობს გემოვნება პლასტმასის მიმართაც ჩამოუყალიბდა. რამდენიმე წლის წინ, ერთ-ერთი ასეთი ძლიერ დახელოვნებული ორგანიზმის ძებნისას, მეცნიერებმა შემთხვევით შექმნეს მუტანტი ფერმენტი, რომელსაც ბუნებრივ თანამოძმეზე 20-ჯერ მეტი პლასტმასის განადგურება შეუძლია.
ორი წლის შემდეგ, მკვლევართა იმავე ჯგუფმა საკუთარი მიღწევა გააუმჯობესა. ახლად აღმოჩენილი ფერმენტის ძველთან გაერთიანების გზით, მათ შექმნეს ახალი სუპერმუტანტი ფერმენტი, რომელიც ეფექტურად შლის პოლიეთილენტერეფტალატს (PET).
ასეთი მაღალი ეფექტიანობა მომავალში პლასტმასის გადამუშავების ახალ იმედს აჩენს; ამჟამად კი დაბინძურების თავიდან აცილების ყველაზე ეფექტიან გზად პლასტიკის პროდუქტებზე უარის თქმა რჩება.
დღეისათვის, ადამიანის მიერ დამზადებული პლასტმასი პლანეტის თითქმის ყველა კუნჭულშია შეჭრილი და პოლიეთილენტერეფტალატი (PET) მათ შორის ყველაზე გავრცელებული თერმოპლასტმასია; მას ძირითადად წყლის ბოთლებისა და ტანსაცმლის წარმოებაში იყენებენ.
ამ პლასტმასის სრულად დაშლისთვის ბუნებას საუკუნეები სჭირდება. მიუხედავად იმისა, რომ ეს პროდუქტი ჩვენს პლანეტაზე ცოტა ხნის წინ გამოჩნდა, ზოგიერთმა მიკრობმა მაინც ისწავლა, როგორ დაშალონ ის სულ რამდენიმე დღის განმავლობაში.
2016 წელს, იაპონიაში, გადამამუშავებელ საწარმოში პირველი ასეთი ორგანიზმი აღმოაჩინეს — Ideonella sakaiensis-ი. მას შემდეგ მიმდინარე კვლევებმა აჩვენა, რომ PET-ისგან დამზადებული წყლის ბოთლების დაშლისთვის, ის გამოიმუშავებს პლასტმასის დეგრადირებისთვის საჭირო ფერმენტს, რომელსაც PETase უწოდეს.
ამჯერად, მეცნიერებმა მეორე ასეთი ფერმენტი აღმოაჩინეს და მას MHETase დაარქვეს. ერთობლივად, ეს ორი ფერმენტი პლასტმასის დაშლის ბრწყინვალე პარტნიორობას ქმნის.
მიუხედავად იმისა, რომ PETase პლასტმასის ზედაპირს შლის, მკვლევრები ამბობენ, რომ ახალი ფერმენტი უფრო შორს მიდის, იქამდე, ვიდრე ყველაფერს საბაზისო შემადგენელ ნაწილებად დაშლის, რაც მნიშვნელოვან იმედს გვაძლევს პლასტიკის სრულად გადამუშავების მხრივ.
„ბუნებრივია, გვსურდა გვენახა, შესაძლებელი იყო თუ არა მათი ერთობლივად გამოყენება“, — ამბობს პორტსმუთის უნივერსიტეტის სტრუქტურული ბიოლოგი ჯონ მაკგეჰანი.
PETase-ისა და ახალი ფერმენტის, MHETase-ის უბრალოდ შერევა საკმარისი აღმოჩნდა, რათა PET პლასტმასის დაშლის მაჩვენებელი გაორმაგებულიყო. თუმცა, როდესაც მეცნიერებმა ისინი ფიზიკურად დააკავშირეს ერთმანეთთან, შედეგი კიდევ უფრო გაუმჯობესდა.
ბრიტანეთში არსებული მძლავრი სინქოტრონის, Diamond Light Source-ის რენტგენული სხივების ძლიერი ნაკადების გამოყენებით, მაკგეჰანმა და მისმა კოლეგებმა ახალი ფერმენტის სტრუქტურა დაადგინეს, რისი წყალობითაც, ორი ფერმენტი ერთმანეთს მიაბეს და შექმნეს ერთი, განუყოფელი წყვილი.
„აღმოჩნდა, რომ ახალი ქიმერული ფერმენტი პლასტმასს სამჯერ უფრო სწრაფად შლის, ვიდრე ბუნებრივად წარმოქმნილი ცალკეული ეს ფერმენტი“, — აღნიშნავს მაკგეჰანი.
ბუნებაში სულაც არ არის უჩვეულო, როდესაც მიკრობთა მიერ გამოყოფილი ფერმენტები ერთმანეთის გვერდიგვერდ მუშაობენ და შლიან ცელულოზას, ქიტინსა და სხვა ძლიერ უჯრედულ სტრუქტურებს.
„გამომდინარე იქიდან, რომ ბუნებრივი მიკრობული სისტემები მილიონობით წლის მანძილზე ვითარდებოდა ურჩი პოლიმერების ოპტიმალურად დასაშლელად, ალბათ სულაც არ არის გასაკვირი, რომ ნიადაგის ბაქტერია I. sakaiensis-ს ორფერმენტიანი სისტემის გამოყენების უნარი განუვითარდა“, — წერენ მკვლევრები.
როდესაც პლასტმასის დამშლელი უფრო ეფექტიანი გზების შექმნას მეცნიერები ინჟინერიის გზით ცდილობენ, ფიქრობენ, რომ პლასტმასის გამანადგურებელ ფერმენტთა კოქტეილი უკეთესი იქნება, ვიდრე ერთი ცალკეული ფერმენტი, რასაც ეს ახლად შექმნილი, სუპერმუტანტი ფერმენტიც ადასტურებს.
კვლევა ჟურნალ PNAS-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
