Микробы из Альп и Арктики способны переваривать пластик при низких температурах

Учёные из Швейцарского федерального института WSL обнаружили в высокогорных почвах Альп и арктических регионах микроорганизмы, способные разлагать биопластики при температуре всего 15°C. Это открытие может удешевить и сделать более экологичным процесс ферментативной переработки пластика.

Источник и метод поиска

Исследователи предположили, что холодоадаптированные микроорганизмы, способные к биодеградации, можно найти в "пластисфере" — сообществах на пластиковом мусоре в альпийских и полярных почвах. Были взяты пробы в Гренландии, на Шпицбергене и в Швейцарии (кантон Граубюнден, вершина Muot da Barba Peider, 2979 м).

Из образцов выделили 19 штаммов бактерий и 15 штаммов грибов. Культуры выращивали в темноте при 15°C. Бактерии принадлежали к 13 родам в типах Actinobacteria и Proteobacteria, грибы — к 10 родам в типах Ascomycota и Mucoromycota.

Способность разлагать пластик

Учёные проверили способность штаммов разлагать:

• Небиоразлагаемый полиэтилен (PE)
• Биоразлагаемый полиэстер-полиуретан (PUR)
• Коммерческие смеси полибутиленадипаттерефталата (PBAT) и полимолочной кислоты (PLA)

Результаты:

• PE: Ни один штамм не смог его разложить даже за 126 дней инкубации.
• PUR: 19 штаммов (56%), включая 11 грибов и 8 бактерий, разлагали его при 15°C.
• Смеси PBAT и PLA: 14 грибов и 3 бактерии показали способность к деградации. Анализы ЯМР (NMR) и флуоресцентный тест подтвердили, что полимеры расщепляются на более мелкие молекулы.

"Нас очень удивило, что большая часть протестированных штаммов способна разлагать хотя бы один из тестируемых пластиков", — отметил первый автор работы доктор Джоэль Рюти.

Лучшие результаты показали два неохарактеризованных вида грибов из родов Neodevriesia и Lachnellula, разлагавшие все тестируемые пластики, кроме PE.

Происхождение способности

Поскольку пластики существуют только с 1950-х годов, эта способность не могла быть целью естественного отбора. Учёные полагают, что она является побочным эффектом. Многие микроорганизмы, особенно фитопатогенные грибы, производят ферменты (например, кутиназы) для разрушения растительных полимеров, таких как кутин. Эти ферменты могут также атаковать пластиковые полимеры из-за структурного сходства.

Перспективы и задачи

Пока оптимум температуры работы ферментов неизвестен, но большинство штаммов хорошо растут в диапазоне 4–20°C с оптимумом около 15°C.

"Следующая большая задача — идентифицировать продуцируемые микробами пластико-разрушающие ферменты и оптимизировать процесс получения больших количеств белка. Кроме того, может потребоваться дальнейшая модификация ферментов для оптимизации таких свойств, как стабильность белка", — пояснил последний автор работы доктор Беат Фрей.