Bakterie, które zjadają ocean plastiku: Przełom naukowy czy ekologiczna bomba zegarowa?

Genetycznie modyfikowane mikroorganizmy wkraczają do walki

Naukowcy z North Carolina State University dokonali przełomu, który może odmienić losy oceanów. Zespół pod kierownictwem profesora Nathana Crooka stworzył genetycznie zmodyfikowaną bakterię Vibrio natriegens, zdolną do rozkładania plastiku PET w słonej wodzie. To pierwszy organizm tego typu, który skutecznie radzi sobie z mikroplastikami w naturalnym środowisku morskim.

Bakteria wykorzystuje enzymy pierwotnie odkryte u Ideonella sakaiensis – mikroorganizmu znalezionego w 2016 roku w japońskim centrum recyklingu. Proces transferu genów między gatunkami otworzył zupełnie nowe możliwości w biotechnologii środowiskowej. Zmodyfikowane bakterie potrafią rozłożyć plastik na związki chemiczne, które następnie mogą zostać wykorzystane jako źródło węgla.

Skala problemu wymaga radykalnych rozwiązań

Rocznie do oceanów trafia ponad 8 milionów ton plastiku. Wielka Pacyficzna Plama Śmieci, trzykrotnie większa od Francji, zawiera ponad 100 milionów kilogramów odpadów. Czy bakterie mogą być odpowiedzią na ten globalny kryzys? Tianyu Li, główny autor badania, wyjaśnia: „To pierwsza genetycznie zmodyfikowana bakteria zdolna do rozkładania mikroplastików PET w słonej wodzie. Jest to kluczowe, ponieważ ekonomicznie nieopłacalne jest wyławianie plastiku z oceanu i płukanie go przed procesem rozkładu”.

Etapy bakteryjnego rozkładu plastiku:

• Fizyczne rozdrabnianie na mniejsze fragmenty
• Wydzielanie enzymów rozkładających
• Chemiczny rozkład do tereftalanu
• Metabolizowanie jako źródło węgla
• Potencjalna produkcja użytecznych związków

Technologia pełna obietnic i zagrożeń

Nanqing Zhou porównuje proces trawienia plastiku przez bakterie do sposobu, w jaki ludzie jedzą wołowinę: „Najpierw trzeba pokroić mięso na części, niektóre nadają się do jedzenia, inne nie. Przetwarzasz je na różne kawałki, gotujesz, a potem krojesz na mniejsze części przed zjedzeniem i strawieniem”.

Niepewna przyszłość biologicznego oczyszczania

Jak daleko możemy się posunąć w modyfikowaniu natury dla ratowania planety? Eksperci ostrzegają przed zbyt szybkim wdrażaniem technologii. Bezpośrednie rozpylanie enzymów lub mikroorganizmów w oceanie niesie nieocenione zagrożenia dla ekosystemów morskich. Crook i jego zespół proponują alternatywne rozwiązanie – flotę statków wysysających plastik, który byłby rozkładany w kontrolowanych warunkach.

Badania wykazały, że enzymy zdolne do rozkładu plastiku ewoluują naturalnie w odpowiedzi na zanieczyszczenie. Szwedzcy naukowcy odkryli ponad 30 tysięcy enzymów mogących degradować 10 rodzajów powszechnych tworzyw sztucznych. Najwyższe stężenia występują w najbardziej zanieczyszczonych obszarach, jak Morze Śródziemne czy południowy Pacyfik.

„Przełamanie bariery rozkładu PET w słonej wodzie było najtrudniejszą częścią” – przyznaje Crook. „Teraz musimy zmodyfikować bakterie, aby mogły się żywić produktami ubocznymi rozkładu i produkować użyteczne związki chemiczne dla przemysłu”.

Organizacja The Ocean Cleanup, wykorzystując tradycyjne metody mechaniczne, usunęła już dziesiątki milionów kilogramów plastiku. Czy połączenie biotechnologii z inżynierią mechaniczną stanie się kluczem do oczyszczenia oceanów?

Źródła:

North Carolina State University
ScienceDaily
Environmental Defense Fund
Nautilus Magazine
The Ocean Cleanup
Nature – PMC
Environmental Science and Technology