ГМО-бактерия «съест» пластик, плавающий в Мировом океане
Пластиковое загрязнение океанов давно стало настоящей бедой для местной флоры и фауны. Попытки убрать вездесущий мусор пока сложно назвать успешными — отходы собирают гигантскими сетями, но эффект мизерный. Объем мусора только на поверхности воды превышает 3 млн тонн. Возможно, решить проблему получится у генно-модифицированной бактерии, которая эффективно расщепляет полиэтилентерефталат (ПЭТ) и быстро плодится.
Сама по себе идея использовать живые организмы для борьбы с загрязнением не нова. Не так давно в Австралии научились уничтожать полипропилен, на который приходится почти треть пластикового мусора, с помощью грибов Aspergillus terreus и Engyodontium album. Англичане успешно с этой целью использовали голубых мидий, однако для полной очистки водоема их требуется слишком много. Американцы из North Carolina State University решили объединить свойства двух видов бактерий.
«Проблема загрязнения морской среды пластиком стоит очень остро. Один из вариантов ее решения — вытащить его из воды и отправить на свалку, но с таким способом связано много трудностей. Было бы лучше, если бы мы могли на месте разлагать пластик недорогим способом. Наша работа стала большим шагом в этом направлении», — говорит один из авторов нового исследования доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии North Carolina State University Нэйтан Крук.
Большое тихоокеанское мусорное пятно
Самая известная «свалка» в Мировом океане находится между Гавайями и Калифорнией. Ее прозвали Большим мусорным пятном. Образованные течениями скопления пластика занимают площадь, сопоставимую с территорией Монголии. На государственном уровне решать эту проблему не торопились, поэтому в 2013 году за дело взялся 18-летний студент Боян Слат. Он сумел привлечь инвесторов к своему стартапу The Ocean Cleanup и через пять лет приступил к очистке Тихого океана.
Придуманная им система представляет собой U-образную сеть, которую тянут за собой два судна. Плавающие отходы скапливаются в расположенной по центру зоне наполнения. Потом мусор отправляют на корабль и закрывают в контейнере для дальнейшей переработки. Глубина барьера не превышает 3 м, что позволяет рыбе беспрепятственно избегать ловушки.
К 2040 году Слат намерен удалить из океана до 90 % мусора. Однако его критики отмечают, что система The Ocean Cleanup позволяет извлекать пластик только с поверхности океана, а значит, говорить о полной очистке не приходится.
Полиэтилентерефталат массово применяют для производства бутылок и синтетических тканей. Бактерия Ideonella sakaiensis вырабатывает фермент, который способен его разложить, и буквально может им питаться. Другая бактерия, Vibrio natriegens, живет в соленой воде и быстро размножается. Их свойства и объединили ученые. Им впервые в истории удалось заставить V. natriegens вырабатывать чужеродные ферменты.
Для этого биоинженеры взяли у I. sakaiensis генетические последовательности, которые позволяют разлагать пластик, и поместили их в плазмиду. Затем ее перенесли в клетку V. natriegens, отчего та приобрела нужное умение — расщеплять ПЭТ в соленой воде при температуре +30 °C.
До 90 % пластика попадает в Мировой океан через 10 рек Азии и Африки
Изображение: © Andriy Nekrasov / Shutterstock / FOTODOM
«С практической точки зрения это первый известный нам генно-инженерный организм, способный расщеплять микропластик ПЭТ в соленой воде. Это очень важно, поскольку извлекать пластик из океана и промывать его от солей высокой концентрации, прежде чем начинать какие-либо процессы, связанные с его расщеплением, экономически нецелесообразно», — поясняет один из авторов работы Тянью Ли.
На достигнутом ученые останавливаться не намерены. Для начала они хотят внедрить ДНК I. sakaiensis непосредственно в геном V. natriegens. Это должно повысить стабильность выработки разлагающих пластик ферментов. Кроме того, они намерены научить генетически модифицированную бактерию питаться продуктами расщепления ПЭТ. В идеале на выходе должна получиться молекула, которая будет полезным сырьем не только для экологии, но и химической промышленности.
