Odkryto „drużynę” współpracujących bakterii. Rozłożyły plastik w 24 godziny

Choć w ciągu ostatnich 25 lat zidentyfikowano setki mikroorganizmów zdolnych do degradacji tworzyw sztucznych, ich praktyczne zastosowanie pozostawało w sferze marzeń. Większość bakterii działa zbyt wolno, wymaga nienaturalnie wysokich temperatur lub radzi sobie tylko z jednym typem plastiku. Pojawiła się jednak nowa nadzieja.

Naukowcy z Helmholtz Centre for Environmental Research w Lipsku dokonali przełomowego odkrycia: zidentyfikowali współdziałającą „drużynę” bakterii, które dzięki ścisłej współpracy są w stanie rozkładać estry kwasu ftalowego. To powszechnie stosowane plastyfikatory, obecne m.in. w materiałach budowlanych, opakowaniach i kosmetykach. Są szczególnie groźne dla zdrowia: sprzyjają rozwojowi nowotworów oraz zaburzeń metabolicznych i hormonalnych.

Sztama trzech gatunków bakterii

Badacze, pod kierownictwem dr. Christiana Eberleina, znaleźli rozwiązanie dosłownie „za rogiem” – a konkretnie wewnątrz bioreaktora w swoim laboratorium. Próbka pobrana z biofilmu osadzonego na poliuretanowych rurkach stała się bazą do wyhodowania kolonii mikroorganizmów.

W jej składzie były trzy gatunki bakterii: Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens oraz nieopisany wcześniej gatunek z rodzaju Microbacterium. Żadna z tych bakterii nie była w stanie samodzielnie strawić ftalanów. Dopiero ich współpraca, sprawdzona w testach z ftalanem dietylu (DEP), pozwoliła na skuteczną biologiczną utylizację. W temperaturze 30 st. Celsjusza bakterie potrzebowały zaledwie 24 godzin, aby całkowicie „pożreć” DEP w stężeniach sięgających 900 miligramów na litr.

Bakteryjny „łańcuch żywieniowy”

Fundamentalny był tu mechanizm tzw. cross-feedingu (wzajemnego żywienia). Jest on cechą naturalnych społeczności mikroorganizmów, której jednak nigdy wcześniej nie zaobserwowano u bakterii zjadających plastik. W tym procesie jeden gatunek rozkłada złożoną substancję na prostsze, które z kolei stają się pożywieniem dla kolejnego gatunku. „Resztki ze stołu” stają się posiłkiem dla kolejnych gości.

W badanym przypadku tymi „resztkami” okazały się ftalan monometylu oraz kwas ftalowy. To nie koniec sensacji: okazało się jeszcze, że bakterie używają nieznanych nauce enzymów.

Czy bakteryjna „drużyna” zmieni gospodarkę?

Zdolności badanego zespołu bakterii nie ograniczają się do jednego związku chemicznego. Potrafią trawić: ftalan dietylu (DEP), a także ftalan dipropylu oraz dibutylu – wszystkie są powszechnymi zanieczyszczeniami.

Dzięki tak szerokiemu spektrum działania, mikroby te mogą w stać się fundamentem biotechnologicznych metod oczyszczania ścieków i rekultywacji terenów skażonych odpadami przemysłowymi. Zamiast czekać stulecia na naturalny rozkład plastiku, może kiedyś będziemy mogli wysłać do pracy bakteryjne ekipy, które zrobią to w jedną dobę.

Źródło: Frontiers in Microbiology

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.