Meksikas līcī atklātā baktērija ir alternatīva globālajai plastmasas atkritumu uzkrāšanai un ar to saistītajiem ekoloģiskajiem riskiem.
Plastmasas piesārņojums ir viena no nopietnākajām ekoloģiskajām problēmām pasaulē šodien, un atklājums, ko veikuši pētnieki no UNAM Biotehnoloģijas institūta (IBt), var atvērt jaunu nodaļu sintētisko atkritumu apsaimniekošanā.
Pētnieku grupa Liliana Pardo Lopez un Nalleli Magani Montiel vadībā ir konstatējusi, ka baktērija Stutzerimonas frequens, kas atklāta tūkstoš metru dziļumā Meksikas līcī, spēj sadalīt līdz 30 % poliuretāna tikai 15 dienu laikā.
Saskaņā ar izdevumu Marine Pollution Bulletin, šis sasniegums ir biotehnoloģiska alternatīva senai plastmasas piesārņojuma problēmai ekosistēmās. IBt zinātnieki paskaidroja, ka Stutzerimonas frequens (GOM2) ir viens no 300 celmiem, kas savākti okeanogrāfiskajās ekspedīcijās kopš 2015. gada.
Saskaņā ar datiem, kas publicēti žurnālā Marine Pollution Bulletin, atlase tika veikta, pamatojoties uz baktēriju spēju sadalīt plastmasu — uzdevumu, ar kuru tika galā 80 % analizēto baktēriju, lai gan tikai neliela daļa no tām spēja ietekmēt trīs dažādus plastmasas materiālu veidus.
Pēdējo dažu desmitgažu laikā plastmasas atkritumu ražošana un uzkrāšanās ir sasniegusi globālus apmērus. Saskaņā ar Marine Pollution Bulletin apkopotajiem datiem, kopš šo materiālu izgudrošanas 20. gadsimta otrajā pusē ir saražoti vairāk nekā 8,3 miljardi tonnu plastmasas atkritumu. No šā daudzuma tikai 9 % tiek pārstrādāti, 12 % sadedzināti, bet 79 % uzkrājas uz sauszemes, okeānos un citos ūdens objektos.
Galvenie plastmasas veidi, kas ražoti pasaulē, ir polietilēns, polipropilēns, polivinilhlorīds un poliuretāns. Pēdējais ir atrasts attālās vietās, sākot no kalnu ledājiem līdz okeāna dziļumiem, kas liecina par tā izturību un grūtībām to izņemt no dabas. Liliana Pardo Lopez precizēja, ka ikgadējā poliuretāna ražošanas apjoms sasniedz 18 miljonus tonnu, no kurām tikai 29,7 % tiek pārstrādāti, bet pārējā daļa kļūst par atkritumiem, kas piesārņo vidi.
UNAM komanda paskaidroja, ka viņu interese par šīm baktērijām ir saistīta ar Meksikas līča īpatnībām, kas ir reģions ar augstu dabisko ogļūdeņražu un naftas produktu saturu. Vietējās baktērijas, kas pieradušas baroties ar šiem savienojumiem, demonstrē ievērojamu spēju sadalīt sarežģītus materiālus, piemēram, plastmasu.
Viņi atlasīja efektīvus celmus.
Laboratorijas vadītājs Pardo Lopez norādīja, ka baktēriju atlases process ietvēra efektīvāko celmu identificēšanu, kas spēj sadalīt dažādus plastmasas veidus.
“Lai uzraudzītu polimēra sadalīšanos pēc molekulmasas zuduma, funkcionālo grupu izmaiņām, toksisko poliuretāna prekursoru izzušanas un sekundāro metabolītu parādīšanās, tika izmantotas fizikāli ķīmiskās analīzes (ieskaitot HPLC, IR spektroskopiju un GC-MS).”
Darba gaitā pētnieki sadarbībā ar Denhi Šnabelu veica eksperimentus ar danio zivju embrijiem, kas tika pakļauti plastmasas atlieku iedarbībai pēc baktēriju iedarbības. Rezultāti parādīja, ka mirstības līmenis samazinājās par 80 procentiem.
„Šis celms veiksmīgi samazināja embriju mirstību danio-rerio zivīm, sadalot poliuretānu, kas parāda tā potenciālu samazināt šī plastmasas toksiskumu,” uzsvērts pētījumā.
Nalleli Maganya Montiel paskaidroja, ka mērķis bija atrast baktēriju, kas spēj sadalīt poliuretānu, neveidojot lielu daudzumu toksisku savienojumu, kas pazīstami kā grūti sadalāmas vielas. Turklāt starp izveidojušos atkritumiem tika atrasti produkti, kas potenciāli piemēroti bioplastmasu izstrādei, kā arī savienojumi ar pretsēnīšu vai pretmikrobu aktivitāti.
Nākamais solis, kā zinātnieki paziņoja izdevumam Marine Pollution Bulletin, ir atrast papildu baktērijas, kas spēj sadalīt savienojumus, kurus Stutzerimonas frequens nespēj likvidēt. Mērķis ir izveidot efektīvas mikrobu kopienas, kas spēj tikt galā ar rūpniecisko plastmasu sarežģītību, jo šie materiāli, papildus galvenajam polimēram, satur krāsvielas, piedevas un citas vielas, kas traucē to pilnīgu sadalīšanos.
Pētnieki uzskata, ka visefektīvākais ilgtermiņa risinājums varētu būt vairāku mikroorganismu apvienošana, katrs no kuriem specializējas dažādu plastmasas komponentu sadalīšanā. Liliana Pardo Lopez paziņoja, ka mērķis ir izstrādāt komerciālus produktus, piemēram, maisiņus ar baktērijām, kurus patērētāji varētu izmantot, lai samazinātu plastmasas atkritumu ietekmi uz vidi.
