У коров выявлены желудочные микробы, способные переваривать некоторые пластмассы

У коров выявлены желудочные микробы, способные переваривать некоторые пластмассы / фото носит иллюстративный характер
Жизнь

Микробы, выловленные из желудков коров, могут поглощать определенные виды пластика, в том числе полиэтилентерефталат (ПЭТ), используемый в бутылках для газировки, упаковке пищевых продуктов и синтетических тканях.

Ученые обнаружили эти микробы в жидкости, взятой из рубца, самого большого отдела желудка жвачного животного ; Жвачные животные включают копытных животных, таких как крупный рогатый скот и овцы, которые полагаются на микроорганизмы, которые помогают разрушить свой рацион, состоящий из грубой растительности.

По данным Университета Миннесоты, рубец действует как инкубатор для этих микробов, которые либо переваривают, либо сбраживают пищу, потребляемую коровой или другим жвачным животным .

Исследователи подозревали, что некоторые микробы, скрывающиеся в рубце коровы, должны быть способны переваривать полиэфиры, вещества, составляющие молекулы которых связаны так называемыми сложноэфирными группами. 

Это потому, что из-за своего травоядного рациона коровы потребляют натуральный полиэстер, вырабатываемый растениями, который называется кутин. Как синтетический полиэстер, ПЭТ имеет аналогичную химическую структуру с этим природным веществом.

Кутин составляет большую часть кутикулы или воскообразного внешнего слоя клеточных стенок растений, и его можно найти в изобилии, например, в кожуре помидоров и яблок, сказала автор-корреспондент Дорис Рибитч, старший научный сотрудник Университета естественных наук. Ресурсы и науки о жизни в Вене. 

«Когда грибы или бактерии хотят проникнуть в такие плоды, они вырабатывают ферменты , способные расщеплять кутин» или расщеплять химические связи внутри вещества, - сказал Рибитч Live Science.

В частности, класс ферментов, называемых кутиназами, может гидролизовать кутин, что означает, что они запускают химическую реакцию, в которой молекулы воды разбивают вещество на части. 

Рибитч и ее коллеги в прошлом изолировали такие ферменты от микробов и поняли, что коровы могут быть источником подобных насекомых, жующих полиэфир.

«Эти животные потребляют и разлагают много растительного материала, поэтому весьма вероятно, что вы можете найти такие микробы», живущие в желудках коров, - сказала она. 

И, действительно, в своем новом исследовании исследователи обнаружили, что микробы из рубца коров могут разрушать не только ПЭТ, но и два других пластика - полибутиленадипаттерефталат (PBAT). ), используемый в компостируемых пластиковых пакетах, и полиэтиленфураноат (PEF), изготовленный из возобновляемых материалов растительного происхождения.

Чтобы оценить, насколько хорошо эти передающиеся в рубце микробы могут есть пластик, команда инкубировала каждый тип пластика в жидкости для рубца в течение одного-трех дней. Затем они могли измерить побочные продукты, выделяемые пластиком, чтобы определить, разлагают ли жучки материалы на составные части и насколько сильно.

Жидкость рубца разрушает PEF наиболее эффективно, но разрушает все три вида пластика, сообщила команда.

Затем команда взяла образцы ДНК из жидкости рубца, чтобы понять, какие конкретные микробы могут быть ответственны за деградацию пластика. Около 98 процентов ДНК принадлежало царству бактерий , причем наиболее преобладающим родом являются Pseudomonas , несколько видов которых, как было показано в прошлом, разрушают пластик.

Согласно отчету 2017 года, опубликованному в Журнале сельскохозяйственной и пищевой химии, бактерии рода Acinetobacter также появлялись в жидкости в больших количествах, а также было показано, что несколько видов этого рода расщепляют синтетические полиэфиры .

Заглядывая вперед, Рибитч и ее команда хотят полностью охарактеризовать бактерии, поедающие пластик в жидкости рубца, и определить, какие конкретные ферменты бактерии используют для разрушения пластика.

Если они идентифицируют ферменты, которые потенциально могут быть полезны для переработки, они могут затем генетически сконструировать микробы, которые производят эти ферменты в больших количествах, без необходимости собирать указанные микробы непосредственно из желудков коров.

Таким образом, можно легко и недорого производить ферменты для использования в промышленных масштабах, сказал Рибитч. 

В этом ключе Рибич и ее команда уже запатентовали метод переработки, при котором текстильные материалы последовательно подвергаются воздействию различных ферментов; команда определила эти ферменты в предыдущей работе.

Первая партия ферментов разъедает волокна ткани в материале, а следующая партия ферментов идет после определенных полиэфиров. Это работает, потому что каждый фермент нацелен на очень специфические химические структуры и, следовательно, не разрушает любой материал, с которым сталкивается.

Таким образом, текстиль, содержащий несколько материалов, может быть переработан без предварительного разделения на составные части, пояснил Рибитч.

Согласно новому исследованию, рубцы коров могут представлять собой еще одну среду, в которой можно обнаружить такие полезные ферменты, но такие ферменты встречаются во многих местах в природе, сказал Дэвид Левин, молекулярный биолог и биотехнолог из отдела биосистемной инженерии Университета Манитобы. который не принимал участия в исследовании. 

Например, первой бактерией, способной потреблять ПЭТ, была Ideonella sakaiensis , вид, участвующий в ферментации саке, сказал Левин. Он отметил, что некоторые морские организмы выделяют кутиназы, которые могут расщеплять пластик, а также различные грибы, поражающие наземные растения. 

До сих пор ученым удавалось найти ферменты, поедающие пластик, которые расщепляют ПЭТ и биоразлагаемые пластмассы, такие как PBAT и PEF, но теперь настоящая проблема заключается в поиске ферментов, которые расщепляют более проблемные пластмассовые изделия, сказал Левин. 

Например, пластмассы, такие как полиэтилен и полипропилен, в значительной степени состоят из прочных связей между атомами углерода, и эта структура ограничивает способность ферментов захватывать молекулы и запускать гидролиз, сказал Рибитч.

Таким образом, хотя ученые уже обнаружили, охарактеризовали и коммерциализировали ферменты для разложения ПЭТ, исследователи все еще ищут микробы, которые могут обрабатывать полиэтилен и полипропилен, сказал Левин.

Левин и его лаборатория определили несколько многообещающих кандидатов на этом фронте, но они все еще думают, как максимизировать способность насекомых поедать пластик. 

Рибич сказала, что ее команда также следит за микробами, которые могут потреблять полиэтилен, и задается вопросом, могут ли насекомые прятаться в желудках коров.

«Возможно, мы сможем найти в таких огромных сообществах, как в жидкости рубца, ферменты, которые также могут разлагать полипропилен и полиэтилен», - сказала она.

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях