Pod powierzchnią oceanów dzieje się coś niezwykłego. Naukowcy odkryli bakterie, które potrafią trawić plastik PET – ten sam, z którego powstają butelki po napojach i ubrania z poliestru. Badacze z Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha (KAUST) zidentyfikowali wyjątkową strukturę molekularną – tzw. motyw M5 – będącą „podpisem” enzymów zdolnych do efektywnego rozkładu tworzyw sztucznych.

Co więcej, te „plastożerne” enzymy znaleziono w niemal 80% próbek oceanicznych – od powierzchniowych prądów po głębiny sięgające dwóch kilometrów. To dowód, że natura zaczyna dostosowywać się do nowego, sztucznego środowiska, które stworzył człowiek.

Jak działa naturalny „recykling” plastiku?

Zdolność bakterii do trawienia plastiku opiera się na specjalnym enzymie zwanym PETazą, który rozkłada tworzywo na prostsze związki chemiczne. Odkryty przez naukowców motyw M5 działa jak molekularny odcisk palca – jego obecność oznacza, że enzym jest naprawdę zdolny do rozkładu PET.

„Motyw M5 to jak sygnał, że dana PETaza jest aktywna i może faktycznie zjadać plastik” – wyjaśnia prof. Carlos Duarte, ekolog morski i współautor badania. – „W oceanie, gdzie węgla jest niewiele, mikroorganizmy dostosowały się do wykorzystywania nowego źródła energii – ludzkich odpadów z plastiku.”

Od sortowni śmieci po oceaniczne głębiny

Jeszcze niedawno naukowcy sądzili, że plastik PET praktycznie nie ulega naturalnemu rozkładowi. Przełom nastąpił w 2016 roku, gdy w japońskiej sortowni odpadów odkryto bakterię żywiącą się plastikiem. Teraz, jak pokazują badania KAUST, podobne zdolności rozwinęły również bakterie morskie – niezależnie, w zupełnie innym środowisku.

Zespół badawczy połączył analizy genetyczne, modelowanie AI i eksperymenty laboratoryjne, by potwierdzić, że M5 rzeczywiście odróżnia aktywne enzymy od nieaktywnych. Bakterie wyposażone w ten motyw potrafiły skutecznie rozłożyć próbki PET w warunkach laboratoryjnych.

Globalne zjawisko – od powierzchni po głębiny

Analiza ponad 400 próbek oceanicznych z całego świata ujawniła, że aktywne enzymy PETazy z motywem M5 są obecne w większości oceanów, także w bardzo odległych i ubogich w składniki odżywcze rejonach. W głębokich warstwach oceanu zdolność do wykorzystywania syntetycznego węgla może stanowić ewolucyjną przewagę – bakterie, które potrafią „zjadać” plastik, mogą przetrwać tam, gdzie inne formy życia nie mają źródła energii.

Jednocześnie naukowcy ostrzegają: proces ten zachodzi zbyt wolno, by zrównoważyć ogromne ilości plastiku trafiające do mórz każdego roku. Jak podkreśla Duarte: „Kiedy plastik dociera do głębin, szkody dla życia morskiego i ludzi są już nieodwracalne. Mikrobiologiczny rozkład nie nadąża za skalą zanieczyszczeń.”

Od oceanu do laboratorium – nadzieja dla recyklingu

Choć oceaniczne bakterie nie oczyszczą mórz z plastiku, ich enzymy mogą stać się inspiracją dla nowych technologii recyklingu.

„Zróżnicowanie PETaz, które spontanicznie wyewoluowały w głębinach, daje nam wzorce do stworzenia wydajniejszych enzymów w laboratoriach” – tłumaczy Duarte. – „Dzięki temu w przyszłości możemy opracować systemy, które będą skutecznie rozkładać plastik w zakładach recyklingu, a nawet w domowych urządzeniach.”

Odkrycie motywu M5 wyznacza naukowcom mapę drogową do projektowania szybszych i bardziej wydajnych enzymów, które działają w naturalnych warunkach, nie tylko w probówkach.

Natura uczy nas recyklingu

Choć bakterie zjadające plastik nie są rozwiązaniem samym w sobie, pokazują niezwykłą zdolność przyrody do adaptacji. W głębinach, gdzie przez tysiące lat nie docierało nic ludzkiego, życie znalazło sposób, by wykorzystać to, co stworzył człowiek.bJeśli nauka zdoła naśladować ten mechanizm, w walce z zanieczyszczeniem plastikiem możemy zyskać sprzymierzeńców w najbardziej nieoczekiwanym miejscu – w ciemnych, spokojnych głębinach oceanów.

Źródło: King Abdullah University of Science & Technology (KAUST)