Курс на самоуничтожение. Создан новый «живой» пластик, разлагающийся за 55 дней

С тех пор как более 150 лет назад человечество впервые разработало пластик, он стал настоящей катастрофой для планеты. На Земле едва ли можно найти место, где бы ученые еще не нашли крохотные кусочки этого материала: частицы микропластика были обнаружены в воде, почве и внутренних органах человека, а также в самой глубокой точке океана и самой высокой вершине планеты, пишет Science Alert.

Теперь ученые сосредоточены на том, чтобы разработать методы уничтожения пластика или же создать пластик, который будет полностью разлагаться. К счастью для человечества, новая технология, вдохновленная силой белков, пожирающих пластик, которые естественным образом вырабатываются видом бактерий, обнаруженным на предприятии по переработке в Японии еще в 2016 году.

В последующие несколько лет ученые обнаружили еще несколько других видов бактерий, которые выработали ферменты для поедания пластика. Именно эти натуральные белки и вдохновили команду на создание синтетических версий, еще более "жадных" к нашим отходам. В результате команде из Китайской академии наук (CAS) удалось создать новый продукт, которому потребуется всего месяц, чтобы полностью исчезнуть. Для сравнения, существующие традиционные версии материала способны разрушаться лишь за не менее 55 дней.

Работа была проведена под руководством синтетического биолога Чэньвана Тана. В результате команде удалось выяснить, как запекать бактериальные споры, выделяющие эти ферменты, в саму структуру пластика из поликапролактона (PCL). В результате, когда пластик начинает разлагаться, освобожденные ферменты могут завершить задачу.

Ферменты — большие и сложные белки, а потому часто они бывают нестабильными и даже хрупкими. В ходе исследования команда сконструировала ген фермента липазы из бактерии Burkholderia cepacia (BC) в ДНК другого микроба Bacillus subtilis. Последний в форме спор устойчив к высоким температурам и давлению.

Ученые отмечают, что по мере того, как поверхность пластика будет разрушаться, споры будут освобождаться и прорастать. Затем растущий B. subtilis экспрессирует свою копию BC-липазы, которая приступает к работе, почти полностью разрушая молекулы PCL.

Исследователи также обнаружили, что при использовании второй липазы, вырабатываемой дрожжами Candida antarctica, пластик разложился в течение недели. При этом традиционные пластики, обработанные таким образом, все еще сохранялись даже через 3 недели.

Отметим, что температура и давление, необходимое для создания PCL не столь экстремальны в сравнении с другими пластиками. Ученые провели эксперимент, чтобы проверить, смогут ли споры пережить обработку, необходимую для производства других пластиков. Результаты показывают, что новый способ подходит для производства PBS (полибутиленсукцината), PBAT (полибутиленадипат-ко-терефталата), PLA (полимолочной кислоты), PHA (полигидроксиалканоатов) и даже PET (полиэтилентерефталата), где требуется температура в 300 градусов по Цельсию.

В ходе эксперимента ученые обнаружили, что при физическом разложении или кипячении пластик со спорами начал светиться. Простыми словами, это доказывает, что споры способны пережить "процесс выпекания" и все еще выпускают содержимое, когда запускается эрозия.