Микробы в океанах и в почвах быстро развиваются, чтобы поедать пластик, в особенности ПЭТ и полиуретан. В ходе большого исследования ученые изучили 200 миллионов генов, обнаруженных в образцах ДНК, взятых из окружающей среды, и нашли 30 000 новых ферментов, которые могут разрушать 10 различных типов пластика. С их помощью ученые надеются создать «супер-микроба», способного справиться с проблемой в одиночку.
Исследование было опубликовано в журнале Microbial Ecology исследователями из Технологического университета Чалмерса в Швеции. Это первый крупномасштабный анализ способностей микробов и бактерий разлагать пластик. Ученые обнаружили, что каждый четвертый из проанализированных организмов теперь содержит один или несколько подходящих ферментов. Количество и тип обнаруженных ферментов соответствовали количеству и типу пластикового загрязнения в местах, где жили микробы.
По словам ученых, результаты «свидетельствуют об измеримом влиянии пластикового загрязнения на глобальную микробную экологию».
Ежегодно в окружающую среду выбрасывается 300 млн тонн пластика. И теперь загрязнение пронизывает всю нашу планету, от самых высоких гор до глубин океанов. Знакомые пластиковые пакеты уже можно найти даже в Марианской впадине, а на вершине Эвереста ученые нашли в среднем 30 микрочастиц пластика на каждый литр растопленного снега. Уменьшение количества микропластика в природе для людей имеет жизненно важное значение — мы просто не эволюционировали, чтобы жить в такой среде.
Но пластмассы сейчас очень трудно переработать. Использование естественных ферментов для быстрого разложения позволит быстро устранить проблему. Достаточно создать одного «мега-микроба», который мог бы питаться всем попадающимся ему пластиком, и быстро размножаться. Новое исследование предлагает множество потенциальных ферментов, которые можно изучить и адаптировать для промышленного использования.
Профессор Алексей Зелезняк, один из авторов исследования, в публикации рассказывает:
Мы нашли несколько доказательств, подтверждающих тот факт, что потенциал глобального микробиома по разложению пластика сильно коррелирует с объемами загрязнения окружающей среды пластмассой. Это является важной демонстрацией того, что окружающая среда реагирует на то давление, которое мы оказываем на нее.
Ученые говорят, что постепенный рост объемов пластиковых отходов с 2 до 300 млн тонн в год за последние 70 лет дал микробам достаточно времени, чтобы развиться. Исследователи начали со сбора данных о 95 микробных ферментах, которые, как уже ранее было известно, разлагают пластик, и которые часто можно найти у бактерий на свалках. Потом они стали искать похожие по характеристикам ферменты в образцах ДНК из 236 мест по всему миру. И, чтобы исключить возможные ложноположительные результаты, сравнивали эти образцы с ферментами из кишечника человека — который, как известно, не содержит ферментов, разлагающих пластик (а жаль — вот было бы удобно!).
В итоге в пробах океана, взятых в 67 местах и на трех разных глубинах, обнаружили около 12000 новых ферментов. Причём в более глубоких местах стабильно находили большее количество разрушающих ферментов. И это логично: ученые уже давно знали, что на глубине уровень пластикового загрязнения даже выше, чем на поверхности — по крайней мере, если сравнивать с весом присутствующей биомассы. Микробам просто нечем толком питаться, и они решают попробовать переработать пластик.
Образцы почвы были взяты из 169 мест в 38 странах. В них нашли 18 000 ферментов, способных разлагать пластик. Известно, что на земле находится больше пластика с фталатными добавками, чем в океанах, и, опять же, в образцах с суши было найдено больше ферментов, способных перерабатывать эти токсичные химические вещества.
Ученые заявили, что почти 60% новых ферментов не вписываются ни в один из ранее известных классов. И поэтому предположили, что микробы сейчас разлагают пластмассы способами, которые ранее были неизвестны науке.
Алексей Зелезняк:
Следующим шагом будет тестирование наиболее многообещающих кандидатов-энзимов в лаборатории, чтобы тщательно изучить их свойства и проверить скорость разложения пластика, которой они могут достичь. Оттуда мы попробуем создавать микробные сообщества, целевой функцией которых станет разложение определенных типов полимеров.
Вот как это выглядит на микроуровне
Помочь нам сражаться с пластиковым загрязнением пытаются уже не только микробы. Так, полиэтилен научились кушать восковые черви. А в 2016 году на свалке в Японии обнаружили первого жука, который при желании мог питаться пластиковыми бутылками. В 2018-м ученые стали исследовать его, пытаясь разобраться, как он эволюционировал, и случайно выделили фермент, который еще лучше справлялся с поеданием пластика. В 2020 году его дополнительно улучшили в лаборатории, так что теперь он умеет разрушать бутылки в 6 раз быстрее, примерно за неделю.
Еще один фермент-мутант создала в 2020 году компания Carbios. Он за считанные часы разлагает пластиковые бутылки и любые другие продукты из ПЭТ (одежду, пищевые пленки, кино- и фотопленки). А немецкие ученые в этом году обнаружили бактерию, которая питается токсичным полиуретаном (подошвы обуви, втулки, ролики, матрасы, защитные покрытия). К сожалению, сроки разложения оставляют желать лучшего, на каждую частицу уходят недели. Но по крайней мере теперь понятно, что это возможно, и что у этого направления есть перспектива. Возможно, нашим детям не придется жить в мире, полном пластиковых отходов.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
Комментарии (71)
0x6b657239
17.12.2021 13:00+6Пластикоядные ведь не только на свалках будут жить, а расползуться везде. В будущем это станет огомной проблемой для промышленности и быта, как защитить пластик от преждевременного поедания.
third112
17.12.2021 20:11+2Если бактерии будут и ПВХ жрать, то количество пожаров от неисправной электропроводки может резко возрасти. Это будет глобальной катастрофой.
dMac
17.12.2021 22:09+2И канализация тоже накроется...
third112
17.12.2021 22:14Верно. Придется использовать чугунные трубы начала прошлого века и унитазы, где бачок с цепочкой.
drWhy
17.12.2021 23:13+1Но без ручки на цепочке, она тоже пластиковая.
vesper-bot
18.12.2021 08:32+2Деревянная же!
fireSparrow
18.12.2021 15:06+7И совсем безысходность настанет, когда микробы научаться и дерево жрать. Хотя погодите-ка…
OGR_kha
17.12.2021 13:07+8Раньше была проблема - куда девать мегатонны пластика.
Теперь будет проблема - как его спасти от разбушевавшихся бактерий-мутантов.Эволюция.
Javian
17.12.2021 13:08+5Лигнин организмы учились перерабатывать десятки миллионов лет.
Похоже, что на Земле вообще не было ни одного живого организма, который мог бы переварить запутанный растительный полимер.
tendium
18.12.2021 21:06+1Интересно, что когда сейчас говорят, мол, человечество создает парниковый эффект, сжигая полезные ископаемые, то это может быть и так, но это имеет и полезный эффект тоже. Ведь полезные ископаемые (особенно каменный уголь) — это углерод, выведенный из обращения. Есть мнение даже, что планете грозила углеродная смерть из-за неспособности живых организмов разлагать мертвые растения (если бы таковые не появились). Но накопленные ископаемые углеводороды уже изъяты из живой природы. И если бы не человек, то, возможно, углерод из этих ископаемых так и не вернулся бы в живую среду. А так он поступает с углекислым газом в атмосферу и потом участвует в процессе фотосинтеза. Так что как всегда, у медали есть две стороны.
mayorovp
19.12.2021 11:22С другой стороны, накопленные ископаемые углеводороды — это, вроде как, основная причина существования кислорода в атмосфере...
tendium
19.12.2021 14:54-1Всё бы ничего, но только в каменноугольный период уровень кислорода доходил до 35% (против нынешних 20). Насколько мне известно, причина наличия кислорода в атмосфере — это прежде всего фотосинтез. При фотосинтезе побочным продуктом является выделение кислорода в атмосферу. При этом без углерода в виде CO2 фотосинтез не случится. Так что изъятие углерода из оборота в принципе угроза самой углеродной жизни, не говоря уже о побочных эффектах фотосинтеза.
mayorovp
19.12.2021 15:21Насколько мне известно, причина наличия кислорода в атмосфере — это прежде всего фотосинтез
Не совсем так. При фотосинтезе CO2 распадается на C и O2, при клеточное дыхании в клетках происходит обратный процесс — C и O2 превращаются в CO2. Динамическое равновесие этих двух реакций и определяет соотношение кислорода и углекислого газа в воздухе.
При этом начальные условия в архее были таковы: в атмосфере много CO2 и вообще нет O2. Поэтому без вывода углерода из этого цикла свободный кислород в атмосфере существовать не может чисто математически.
Так что изъятие углерода из оборота в принципе угроза самой углеродной жизни, не говоря уже о побочных эффектах фотосинтеза.
У нас, вроде как, углерод заканчиваться и не собирается.
tendium
19.12.2021 23:46Не совсем так. При фотосинтезе CO2 распадается на C и O2
Почему не совсем так? Не будь оксигенного фотосинтеза, не будет и O2.
При этом начальные условия в архее были таковы: в атмосфере много CO2 и вообще нет O2. Поэтому без вывода углерода из этого цикла свободный кислород в атмосфере существовать не может чисто математически.
Мне не очень ясно, куда вы дели все остальные промежутки между Археем и Карбоном. Дело в том, что по доступным мне данным уже в Кембрии было 21 % кислорода. Что на пару сотен млн лет раньше Карбона. И да, свободный кислород сосуществовал с повышенным количеством CO2 (до 7 %), но существовал в той же пропорции общему объему отмосферы, что и сейчас. Это ошибка?
У нас, вроде как, углерод заканчиваться и не собирается.
Это сейчас, а я про Карбон.
mayorovp
20.12.2021 00:05Почему не совсем так? Не будь оксигенного фотосинтеза, не будет и O2.
А куда фотосинтез-то денется?
Это сейчас, а я про Карбон.
А он-то тут при чём?
tendium
20.12.2021 11:29Я изначально отвечал на коммент про лигнин. Оттуда рассуждения про вывод углерода из живой среды, отсюда рассуждения про Карбон.
Если вывести углерод из живой среды, то не будет строительного материала для органики. В этом был мой посыл.
Что касается фотосинтеза, то, пока есть углерод, никуда. Но точно так же никуда не денется O2.
Увы, я так и не понял, почему без изъятия углерода и накопления его в виде полезных ископаемых, по вашему мнению не может быть свободного O2. Я привел сведения, что до Карбона в атмосфере прекрасно существовал O2. Да не в Архее, так и Кислородная катастрофа произошла уже после Архея (собственно, по Кислородной катастрофе, видимо, и проводят границу).
sets
17.12.2021 13:53+2По пятерочкам будут ходить специально обученные люди, спрыскивать товар хлоргексидином.
drWhy
17.12.2021 14:27+2А какие продукты жизнедеятельности будут выбрасываться в атмосферу этими организмами, и в каком количестве? Как это повлияет на окружающую среду?
thatsme
17.12.2021 15:50+2Тоже об этом подумал. Ничего кроме CO2, в голову не приходит.
third112
17.12.2021 19:55+1При этом интенсивно ведут исследования по снижению углекислого газа в атмосфере (он — одна из причин парникового эффекта). По разным оценкам пластик не разлагается 400 — 500 лет. ИМХО это хорошо: ок. 300 млн тонн углерода в год не попадут в атмосферу за ближайшие столетия. Но, кончно, в Марианскую впадину и на Эверест мусор попадать не должен. Станки, которые в автоматическом режиме порежут пластиковую бутылку на кусочки, а пакет на ленточки не сложны в изготовлении.
Куда деть эти кусочки и ленточки? — Вероятно, можно закатать в бетон, вместо гравия. Для скоростной автострады такой бетон может не подойти, а для пешеходной и велосипедной дорожки, для дорожного ограждения и забора наверняка сгодится. А еще есть сельхозугодья — поля и луга. Если в межсезонье, когда один урожай убран, а другой не посеян, там бульдозерами копать котлованы, засыпать их полимерным мусором и теми же бульдозерами закапывать на глубине пары метров, то такая полимерная подушка будет полезной для удержания воды. Аналогично на участках под лесопосадки.
MTyrz
17.12.2021 14:31+5С их помощью ученые надеются создать «супер-микроба»
Супер-вирус уже создали?
[/сарказм]
balandinve
17.12.2021 15:49Что делать с результатом жизнедеятельности этим микроорганизмов при поедании ПЭ?)
Что, если эти микроорганизмы попадут в реальный мир и будут поедать используемый по назначению пластик ? =)
c_kotik
17.12.2021 15:58+3Откуда вся эта паника о разлагающихся сматфонах?) Не одно тысячелетие используем вполне сьедобные микробам материалы - кожа, натуральные ткани, меха.... И вот ни разу не слышал - "сьездил в отпуск, микробы гардероб проели! На границе долго ржали надо мной:("
Ad_Infinitum
17.12.2021 18:36+4Пластик произошёл из земли. Может, Земля считает пластик всего лишь ещё одним из своих потомков. Может, именно потому Земля и позволила нам появиться на ней: она захотела себе немного пластика. Но не знала, как его изготовить.
Джордж Карлин ©
censor2005
20.12.2021 08:04Забыли добавить продолжение:
Может, в этом и состоит ответ на извечный философский вопрос — «Для чего мы здесь? Пластик, г***нюк!»
Dark_Purple
17.12.2021 19:33+3С их помощью ученые надеются создать «супер-микроба»Подождите десяток лет, дайте от ковида оправиться.
third112
17.12.2021 21:12+1Вспомнился анекдот с последней страницы Литературной газеты прошлого века:
Генеральный директор ткацкой фабрики проводит совещание и говорит:
Дамы и господа, поздравляю вас. Наш научный отдел вывел моль, которая жрет любую синтетику.
Hivemaster
17.12.2021 21:54Сразу вспомнился роман "Мир-кольцо" Нивена, где так же эволюционировавшие бактерии сожрали изоляцию, герметики и всё прочее, чем уничтожили целую межзвёздную цивилазцию.
colscy
18.12.2021 18:34Вот весело будет, когда бактерии сожрут все пластиковые канализационные трубы в домах, бесконечный источник обогащения для коммунальщиков.
astralplus
19.12.2021 12:35-1Это все очень тревожные предвестники - а уж тем более бездумные разроботки ученых по выведению микро-организмов поедающих пластик - благими намериниями выложена дорга в ад. Последствия этих действий уже давно были предсказаны писателями-фантастами - "Колыбель для кошки" Курта Воннегута с его "льдом-9" , к сожелению запамятовал автора и название рассказа, в котором как раз и повествуют об изобретении микробов поедающих пластик и к какой катострофе это привело! Ну подумайте головой - ну будут поедать микробы мусорный пластик - а что им помешает скушать за одно и изоляцию проводов, пластиковые корпуса приборов и т.п. - подумайте об этом.
lunacyrcus
19.12.2021 19:10Ну конечно занятно.
Будет впрочем еще занятней, если случайно какой-то вид микробов научится не только разлагать пластик, но и станет при этом еще и выделять в атмосферу или в океан что-то токсическое. Такое-то решить будет проблематично, учитывая сколько в мире пластика повсюду и тот факт что бактерии глобально контролировать скорее всего не удастся даже при нынешних уровнях технологий и возможностей.
vesper-bot
А оно серьезно не станет съедать, скажем, обычную упаковку до того, как содержимое было успешно продано? А то выпустим джинна из бутылки (рано или поздно такой джинн сам появится, но не суть), потом половина бытового трафика встанет, потом начнут трубы проедаться насквозь, потом электроника посыплется… В общем, если такой микроб появится, придется срочно перепиливать всё производство на корпуса из металла, иначе ОНО скушает.
Kostoprav-inside
дык это идеально дял производителя! когда новый смартфон из пластика потребитель не сможет носить больше пары лет) и вынужден будет купить новый
YouHim
А где старый смартфон дел? Всего неделя как поменял ведь.
Да забыл в холодильник положить - сгнил.
Kostoprav-inside
спиртиком будем протирать от микробов каждый день!
ILDAR_BAHTIGOZIN
о, а у меня жена уже...
дальновидная...
YouHim
Это если у микробов не выработается резистентность к спирту :)
Kostoprav-inside
тогда будем мылом смывать)
Tiriet
так ведь Мексиканский залив же- нефтеядные бактерии резко сообразили, что органика- вкуснее парафинов, и вдарили по местной фауне с утроенным аппетитом. "Синтия" бактерия называлась. таких ужасов про нее начитался- спать не мог.
YouHim
Пишут что это фейк.
Tiriet
Согласен- сейчас пишут, что это фейк. однако, непосредственно после событий я периодически смотрел публикации по этой теме- и тогда все писалось на полном серьезе, вероятно, информация уже устарела, и теперь- это все фейк.
DaneSoul
Тут вопрос в том, насколько данная бактерия будет конкурентно способна с естественной микрофлорой того места, где ее применили.
sptor
Мутант-59 как раз про это :).
vesper-bot
Почитаем *потирает лапки*
pda0
Вряд ли. Бактериям нужна подходящая среда. Влажность, например. Т.е. если продукция хранится в сухости, то её есть слишком долго будут.
Вот с трубами могут быть проблемы. Придётся на керамику переходить. :)
polearnik
Тогда надо будет выводить бактерий которые питаются керамикой.
VT100
Осторожнее, зубастильонец получится и сожрёт всю планетку.
rdo
Ну даже мертвое дерево разлагается не так быстро, так что не стоит ожидать микробов, которые разложат пакет с молоком пока вы несете его домой. Если за пять-десять лет съедят, уже результатом будет.
engine9
Если закопать палку в чернозём, то она истлеет за сезон. Но деревянные дома на севере могут стоят под 100+ лет.
А разгадка проста, микробам нужна влажная среда и тепло для развития и жизнедеятельности.
EugeneVRN
Конечно станет, на микроуровне полицейских нет чтобы разрешали гражданам микробам то есть а это не есть.
OldSpy
В материаловедении появится новая глава, посвященная защите пластиковых изделий от микробов.
VT100
Уже есть. "Тропическое" исполнение с прицелом на влажный жаркий климат и опасность роста грибков.