اكتشاف ميكروبات قادرة على هضم البلاستيك في درجات حرارة منخفضة | علم الاحياء المجهري

اكتشف العلماء الميكروبات التي يمكنها هضم البلاستيك في درجات حرارة منخفضة في جبال الألب والقطب الشمالي ، والتي يمكن أن تكون أداة قيمة في إعادة التدوير.

تم بالفعل اكتشاف العديد من الميكروبات التي يمكنها القيام بذلك ، لكنها عادة ما تعمل فقط في درجات حرارة حوالي 30 درجة مئوية (86 فهرنهايت). هذا يعني أن استخدامها في الممارسة الصناعية مكلف للغاية لأن التدفئة مطلوبة. هذا يعني أيضًا أن استخدامها ليس محايدًا للكربون.

اكتشف العلماء في المعهد الفيدرالي السويسري WSL ميكروبات يمكنها القيام بذلك عند 15 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى تقدم في إعادة تدوير الميكروبات. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة الحدود في علم الأحياء الدقيقة.

أخذ الدكتور جويل روثي من WSL وزملاؤه عينات من 19 نوعًا من البكتيريا و 15 نوعًا من الفطريات تنمو على بلاستيك مدفون بحرية أو عمدًا تُرك في الأرض لمدة عام في جرينلاند وسفالبارد وسويسرا. لقد سمحوا للميكروبات بالنمو كمزارع من سلالة واحدة في المختبر عند 15 درجة مئوية في الظلام واختبروا ما إذا كان بإمكانهم هضم أنواع مختلفة من البلاستيك.

أظهرت النتائج أن السلالات البكتيرية تنتمي إلى 13 جنسًا في phyla Actinobacteria و Proteobacteria ، والفطريات تنتمي إلى 10 أجناس في phyla Ascomycota و Mucoromycota.

تضمنت المواد البلاستيكية التي تم اختبارها البولي إيثيلين غير القابل للتحلل الحيوي (PE) والبوليستر والبولي يوريثين القابل للتحلل الحيوي (PUR) ومركبين قابلين للتحلل الحيوي ، وهما البولي بيوتيلين المتوفر تجاريًا تريفثالات (PBAT) وحمض متعدد حمض اللاكتيك (PLA).

بعد 126 يومًا من الحضانة على هذه المواد البلاستيكية ، لم تتمكن أي من السلالات من هضم البولي إيثيلين. لكن 19 سلالة (56٪) ، بما في ذلك 11 نوعًا من الفطريات وثماني بكتيريا ، تمكنت من هضم البولي يوريثان عند درجة حرارة 15 مئوية ، بينما تمكنت 14 نوعًا من الفطريات وثلاث بكتيريا من هضم المركبات البلاستيكية من PBAT و PLA.

قال روثي: “نظهر هنا أن الأصناف الميكروبية الجديدة المشتقة من” الكرة البلاستيكية “لتربة جبال الألب والقطب الشمالي قادرة على تكسير المواد البلاستيكية القابلة للتحلل عند درجة حرارة 15 درجة مئوية. وقد تساعد هذه الكائنات على تقليل التكاليف والعبء البيئي لعمليات إعادة التدوير الأنزيمية للمواد البلاستيكية.”

وقال إن الأمر المثير للدهشة هو أن نسبة كبيرة من السلالات المختبرة كانت قادرة على تحلل نوع واحد على الأقل من المواد البلاستيكية التي تم اختبارها.

اختبر العلماء أيضًا أفضل الأنواع أداءً ، ووجدوا أن نوعين غير مصنفين من الفطريات في أجناس Neoteursia و Lacnellula كانا قادرين على هضم جميع المواد البلاستيكية المختبرة باستثناء البولي إيثيلين.

على الرغم من استخدام البلاستيك على نطاق واسع منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، إلا أن الميكروبات يمكن أن تتحلل من البوليمرات لأنها تشبه بعض الهياكل الموجودة في الخلايا النباتية.

أوضح الدكتور بيت فراي ، أحد مؤلفي الدراسة: “لقد ثبت أن الميكروبات تنتج مجموعة متنوعة من الإنزيمات المهينة للبوليمر المتورطة في تدهور جدران الخلايا النباتية. وعلى وجه الخصوص ، غالبًا ما يتم الإبلاغ عن الفطريات المسببة للأمراض النباتية إلى البوليسترات التي تتحلل بيولوجيًا بسبب من قدرتها على إنتاج الكتينازات ، والتي ، بسبب تشابهها مع نبات البوليمر كوتين ، تحلل البوليمرات البلاستيكية المستهدفة.

اختبر العلماء الميكروبات عند درجة حرارة واحدة فقط ، لذا لم يعثروا بعد على أفضل نوع يمكن استخدامه. ومع ذلك ، يقولون إنه يعمل بشكل جيد بين 4 و 20 درجة مئوية.

قال فراي: “التحدي الكبير التالي سيكون تحديد الإنزيمات المهينة للبلاستيك التي تنتجها السلالات الميكروبية وتحسين عملية الحصول على كميات كبيرة من البروتينات. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من تعديل الإنزيمات لتحسين الخصائص مثل استقرار البروتين.”