Пластиковые отходы в океанах угрожают морским животным: синтетические полимеры разлагаются микробами очень медленно, а без них превращаются в микропластик и нанопластик. Исследователи обнаружили бактериальный фермент, ускоряющий расщепление полиэфиров и биопластиков, что потенциально поможет очищать среду от токсичного микропластика. В экспериментах почти все биопластики полностью разлагались примерно за 250–330 дней, если оставить их в почве с бактериями. Бактерии, дрожжи и грибы способны расти на пластиковых отходах, используя их как питание и образуя биопленки — особую среду, названную «пластисферой».
Чтобы выявить микробы и ферменты, разрушающие пластик, микробиологи исследовали микробную деградацию биопластиков. В лаборатории они больше года следили за разложением, регистрируя производство CO2 — показатель микробного дыхания. Перед измерениями порошок биопластика, например длинноцепочечных алифатических полиэфиров (LCAP), смешали с лесной почвой, где микробы перерабатывают природные полимеры вроде целлюлозы, и оставили образцы на год.
Выяснилось, что вне клеток бактерии расщепляют пластик на мономеры и олигомеры с помощью ферментов, а растворимые частицы затем поглощаются для роста. Затем изучили состав и генетические особенности микробного сообщества в образцах почвы, чтобы определить фермент. Из обработанных и необработанных образцов выделили общую ДНК. Фермент имеет сигнальную последовательность для секреции и липидный якорь, связанный с мембраной: сигнальная последовательность помогает выводить его из клетки, а якорь удерживает у поверхности. Из-за структуры фермент, «поедающий пластик», назвали «ферментом Пакмана».
Южнокорейские ученые создали прочный биопластик с помощью бактерий.