Пластик стал неотъемлемой частью современного мира, но вместе с этим принес глобальную проблему пластикового загрязнения. Однако ученые нашли потенциальное решение, которое может изменить наше отношение к пластиковым отходам – бактерию под названием Ideonella sakaiensis.
Ideonella sakaiensis – это новый вид бактерий, который способен расщеплять и метаболизировать полиэтилентерефталат (ПЭТ), широко используемый в упаковочной промышленности. Этот вид бактерий был обнаружен в 2016 году в Сакаи, Япония, в результате исследования микробиома ПЭТ-загрязненных осадков.
До открытия I. sakaiensis в 2016 году, род Ideonella был представлен в 1995 году. Открытие I. sakaiensis было результатом работы команды ученых под руководством профессора Кохея Одои и профессора Кендзи Миямото. При исследовании они установили, что бактерия разлагает и ассимилирует ПЭТ с помощью фермента PETase, превращая его в источник углерода для других микроорганизмов.
I.sakaiensis впервые была найдена в почве, загрязненной отходами от домашних животных. Главной ее средой обитания является почва, богатая пластиковыми отходами. Предпочитаемые условия обитания – это влажная почва, насыщенная кислородом, а также осадки сточных вод.
Грамотрицательная, палочковидная и подвижная бактерия. Она не формирует спор и не имеет пигмента. Её размеры составляют от 1,2 до 1,5 мкм в длину и от 0,6 до 0,8 мкм в ширину.
Ideonella sakaiensis легко культивировать на стандартных культурных средах, таких как питательный агар и триптический соевый агар. Они являются аэробными и мезофильными, предпочитая температуру от 15 до 42 °C и pH от 5,5 до 9,0. На агаровой среде I. sakaiensis формирует маленькие, круглые колонии, непигментированные и кремово-полупрозрачные ссылка на источник.
Идентификация Ideonella sakaiensis
-
Фенотипическая идентификация: Нет устоявшегося биохимического ключа для идентификации Ideonella sakaiensis. Идентификация может основываться на биохимических характеристиках, микроскопическом наблюдении и данных электронной микроскопии, указывающих на наличие одного жгутика.
-
Молекулярная идентификация: Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - это наиболее точный метод идентификации Ideonella sakaiensis.
Эффективное применение Ideonella sakaiensis
-
Проблема пластиковых отходов: Пластик, устойчивый к биоразложению и активно используемый, представляет серьезную угрозу экосистеме. Хотя множество стратегий было разработано для контроля пластиковых отходов, их эффективность ограничена. Ideonella sakaiensis может предложить решение этой проблемы.
-
Переработка пластика: Ideonella sakaiensis может ферментативно разлагать пластик (в основном ПЭТ) в продукты, такие как MHET и этиленгликоль, которые могут быть использованы или дополнительно модифицированы.
-
Биоремедиация: Биоремедиация - это использование организмов для обработки загрязненной среды. Несмотря на то что существует немного организмов, способных перерабатывать пластик, Ideonella sakaiensis может ускорить процесс биоремедиации пластика благодаря своей способности к быстрому разложению.
-
Промышленное применение: Ферменты PETase и MHETase, которые Ideonella sakaiensis производит, могут найти применение в промышленности, особенно в области производства и утилизации пластиковых изделий.
Механизм разложения пластика бактерией Ideonella sakaiensis
-
Общий обзор:
- Ideonella sakaiensis может разлагать полиэтилентерефталат (ПЭТ), который часто применяется в производстве пластиковых бутылок и упаковочных материалов.
-
Процесс прикрепления:
- Бактерия прилипает к ПЭТ-пластику с помощью своего жгутика.
-
Разложение ПЭТ с помощью PETase:
- После прикрепления бактерия выделяет фермент PETase.
- PETase превращает ПЭТ в MHET, TPA, BHET и EG.
- BHET далее преобразуется в MHET.
-
Действие MHETase:
- Ideonella sakaiensis выделяет фермент MHETase (MHET-гидролаза).
- Этот фермент преобразует MHET в TPA и EG.
-
Метаболизм продуктов разложения:
- Этиленгликоль (EG): Поглощается Ideonella sakaiensis и другими бактериями, преобразуется в ацетил-КоА, который далее участвует в цикле TCA. В результате образуются CO2 и АТФ.
- Терефталевая кислота (TPA): Хотя она стойкая, внутри клетки Ideonella sakaiensis TPA разлагается под действием ферментов на протокатехуат. Протокатехуат затем участвует в метаболических путях, включая цикл TCA, в результате чего образуются АТФ и CO2.
Проблема пластиковых отходов остается одной из наиболее актуальных в современном мире. Стандартные методы утилизации пластика не всегда эффективны и экологичны. Бактерия Ideonella sakaiensis предлагает более экологичное решение, которое может стать революционным в борьбе с пластиковыми отходами.
Она не только превращает пластик в безвредные молекулы, которые далее могут быть использованы в качестве источника энергии для бактерии, но и предоставляет научному сообществу ключ к пониманию процессов биоразложения пластиков. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем применять такие микроорганизмы в промышленном масштабе для очистки окружающей среды от пластиковых отходов.
Больше интересный статей об открытиях в микробиологии читайте на сайтепроизводителя готовых питательных сред Биомедиа.