Z biofilmi nad plastiko

Raziskovalni par z Univerze Brunel v Londonu je v reviji Biofilms and Microbiomes objavil študijo, s katero so optimizirali delovanje bakterijskih encimov, ki razgrajujejo plastiko. Ugotovili so, da bakterije precej bolje razkrajajo plastiko, ko živijo v obliki biofilma, kot pa takrat, ko so po površini razpršene in se lahko prosto gibljejo. Omenjene ugotovitve so sicer v patentnem zaščitnem obdobju, kar pomeni, da si univerza za določeno obdobje edina lasti pravico do trženja ugotovitev.

Kopičenje plastičnih odpadkov je eden večjih okoljskih izzivov. Težavo ponekod poskušamo reševati z recikliranjem, vendar recikliranje ni možno v nedogled. Z vsakim ciklom reciklaže se tehnološke lastnosti plastike slabšajo, hkrati pa je uporaba produktov iz reciklirane plastike omejena. V izogib sežiganju ali odlaganju že reciklirane plastike na smetiščih lahko rešitev najdemo v mikrobih. V preteklosti so znanstvenice in znanstveniki že odkrili bakterijske encime, ki razgrajujejo plastiko, vendar je njihova učinkovitost precej nizka. Na odpadkih iz plastike se pogosto pojavljajo še ostanki hrane, ki so preferenčni vir hranil za bakterije za razliko od energijsko manj donosne plastike.

Raziskovalna skupina je pod drobnogled vzela že identificirane encime za razgradnjo polietilen tereftalata oziroma plastike PET. Encim za razgradnjo plastike so v preteklosti izboljševali na več načinov; denimo spremenili vezavno mesto, da se je to učinkoviteje vezalo na substrat, ali pa dodali disulfidne mostičke, ki omogočajo večjo toplotno obstojnost. Raziskovalna skupina pa je ubrala drug pristop – s strojnim učenjem so oblikovali nove encimske kandidate na podlagi podobnosti v zaporedju in terciarni strukturi. Encime so nato preverili v laboratoriju in iskali načine, kako drugače še izboljšati razgradnjo plastike.

Ena izmed rešitev za lokalno povečanje količine encimov, ki razgrajujejo PET plastiko, pa je bil dodatek signalne molekule cikličnega dimernega GMP, ki pospešuje tvorbo biofilmov. To je oblika bakterijske rasti, pri kateri se te obdajo s polisaharidnim ovojem, kar jim omogoča pritrditev na podlago. Na ta način se na površini plastičnih odpadkov znatno poveča koncentracija bakterij, saj lahko rastejo v več slojih in posledično na enako površino izločijo več encimov. 

Kljub dobrim iztočnicam za boj proti plastičnim odpadkom pa rešitve za vsakdanje življenje še ni na vidiku. Raziskovalna skupina se je osredotočala predvsem na razkroj plastike v bioreaktorjih. Ti so energijsko precej potratni in ob inkubaciji bakterij porabijo ogromne količine vode. 

Danes se je s plastiko prehranjeval Tim.

Slika prirejena po: "E. coli Bacteria" by NIAID is licensed under CC BY 2.0  in "Sorted plastic at Mastagard" by siftnz is licensed under CC BY 2.0 .