Natukoy at na-engineer ng mga mananaliksik ang isang enzyme na maaaring matunaw at kumonsumo ng ilan sa aming pinakakaraniwang polusyon plastik nagbibigay ng pag-asa para sa pag-recycle at pakikipaglaban karumihan
Nakakadumi plastik ay ang pinakamalaking hamon sa kapaligiran sa buong mundo sa anyo ng plastic karumihan at ang pinakamainam na solusyon sa problemang ito ay nananatiling mailap. Karamihan plastik ay ginawa mula sa petrolyo o natural gas na hindi nababagong mga mapagkukunan na kinukuha at pinoproseso gamit ang mga diskarteng masinsinang enerhiya. Kaya, ang kanilang pagmamanupaktura at produksyon mismo ay lubhang mapanira para sa marupok na ecosystem. Ang pagkasira ng plastik (karamihan sa pamamagitan ng pagsunog) ay nagdudulot ng hangin, tubig at lupa karumihan. Humigit-kumulang 79 porsiyento ng plastic na ginawa sa nakalipas na 70 taon ay itinapon, alinman sa mga lugar ng landfill o sa pangkalahatang kapaligiran habang halos siyam na porsiyento lamang ang nire-recycle na ang iba ay sinunog. Ang prosesong ito ng pagsusunog ay naglalantad sa mga mahihinang manggagawa sa mga nakakalason na kemikal na kinabibilangan ng mga sangkap na nagdudulot ng kanser. Sinasabing ang mga karagatan ay naglalaman ng humigit-kumulang 51 trilyong microplastic particle at dahan-dahang nauubos ang buhay-dagat. Ang ilan sa mga plastic microparticle ay natatangay ng hangin na humahantong sa karumihan at talagang may posibilidad na malalanghap natin sila. Walang sinuman ang makapaghula noong 1960s na ang pagdating at kasikatan ng mga plastik ay balang-araw ay magiging isang pabigat sa malalaking basurang plastik na makikitang lumulutang sa ating magagandang karagatan, hangin at itinatapon sa ating mga mahalagang lupain.
plastik packaging ay ang pinakamalaking banta at pinaka-corrupt na paggamit ng mga plastik. Ngunit ang problema ay ang plastic bag ay nasa lahat ng dako, ginagamit para sa bawat maliit na layunin at walang kontrol sa paggamit nito. Ang ganitong uri ng sintetikong plastik ay hindi nabubulok, sa halip ay nakaupo lamang at naiipon sa mga landfill at nakakatulong sa kapaligiran. karumihan. Nagkaroon ng mga inisyatiba para sa "kumpletong plastic ban", lalo na ang polystyrene na ginagamit sa packaging. Gayunpaman, hindi ito humahantong sa nais na mga resulta dahil ang plastik ay nasa lahat ng dako sa lupa, hangin at tubig at patuloy na lumalaki. Ligtas na sabihin na ang plastik ay maaaring hindi kahit na nakikita ng mata sa lahat ng oras ngunit ito ay kahit saan! Nakalulungkot na hindi natin kayang harapin ang pagre-recycle at pagtatapon ng problema ng plastic na materyal.
Sa isang pag-aaral na inilathala sa Mga paglilitis ng National Academy of Sciences USA, natuklasan ng mga mananaliksik ang isang kilalang natural enzyme na kumakain ng plastik. Isa itong pagkakataong natuklasan habang sinusuri nila ang istraktura ng isang enzyme na natagpuan sa basura na handa nang i-recycle sa isang sentro sa Japan. Ang enzyme na ito na tinatawag na Ideonella sakaiensis 201-F6, ay nagagawang "kumain" o "magpakain" ng patentadong plastik na PET o polyethylene terephthalate na kadalasang ginagamit sa milyun-milyong toneladang plastik na bote. Ang enzyme ay karaniwang nagpapahintulot sa bacterium na pababain ang plastic bilang kanilang pinagmumulan ng pagkain. Walang kasalukuyang mga solusyon sa pag-recycle para sa PET at ang mga plastik na bote na gawa sa PET ay nananatili nang higit sa daan-daang taon sa kapaligiran. Ang pag-aaral na ito na pinamumunuan ng mga koponan sa University of Portsmouth at ng National Renewable Energy Laboratory (NREL) ng United States Department of Energy ay nakabuo ng napakalaking pag-asa.
Ang orihinal na layunin ay upang matukoy ang tatlong-dimensional na istraktura ng kristal ng natural na enzyme na ito (tinatawag na PETase) at gamitin ang impormasyong ito upang maunawaan kung paano eksaktong gumagana ang enzyme na ito. Gumamit sila ng matinding sinag ng X-ray - na 10 bilyong beses na mas maliwanag kaysa araw - upang linawin ang istraktura at makita ang mga indibidwal na atomo. Ang gayong makapangyarihang mga beam ay nagbigay-daan upang maunawaan ang panloob na paggana ng enzyme at nagbigay ng mga tamang blueprint upang makapag-engineer ng mas mabilis at mas mahusay na mga enzyme. Ibinunyag na ang PETase ay halos kamukha ng isa pang enzyme na tinatawag na cutinase maliban na ang PETase ay may isang espesyal na tampok at isang mas "bukas" na aktibong site, na naisip na tumanggap ng mga polymer na gawa ng tao (sa halip na ang mga natural). Ang mga pagkakaibang ito ay agad na nagpahiwatig na ang PETase ay maaaring mas umunlad lalo na sa isang PET na naglalaman ng kapaligiran at sa gayon ay maaaring magpababa sa PET. Ni-mutate nila ang aktibong site ng PETase para mas magmukha itong cutinase. Ang sumunod ay isang ganap na hindi inaasahang kinalabasan, ang PETase mutant ay nakapagpababa ng PET nang mas mahusay kaysa sa natural na PETase. Kaya, sa proseso ng pag-unawa at pagsisikap na pagbutihin ang kakayahan ng natural na enzyme, ang mga mananaliksik ay hindi sinasadyang nag-engineer ng isang bagong enzyme na mas mahusay kaysa sa natural na enzyme sa pagbagsak ng PET plastik. Maaari ding pababain ng enzyme na ito ang polyethylene furandicarboxylate, o PEF, isang bio-based na kapalit para sa mga PET plastic. Ito ay nakabuo ng pag-asa na matugunan ang iba pang mga substrate tulad ng PEF (Polyethylene Furanoate) o kahit na PBS (Polybutylene succinate). Ang mga tool para sa enzyme engineering at evolution ay maaaring patuloy na magamit para sa karagdagang pagpapabuti. Ang mga mananaliksik ay naghahanap ng isang paraan para sa pagpapabuti ng enzyme upang ang paggana nito ay maisama sa isang malakas na malakihang industriyal na set up. Ang proseso ng engineering ay halos kapareho sa mga enzyme na kasalukuyang ginagamit sa bio-washing detergent o sa paggawa ng biofuels. Ang teknolohiya ay umiiral at sa gayon ang pang-industriya na kakayahang mabuhay ay dapat na matamo sa mga darating na taon.
Ang karagdagang pananaliksik ay kailangan upang maunawaan ang ilang aspeto ng pag-aaral na ito. Una, pinaghihiwa-hiwalay ng enzyme ang malalaking piraso ng plastik sa mas maliliit na piraso, kaya sinusuportahan nito ang pag-recycle ng mga plastik na bote ngunit ang lahat ng plastik na ito ay kailangang mabawi muna. Ang "mas maliit" na plastik na ito kapag nabawi ay maaaring gamitin upang ibalik ang mga ito sa mga plastik na bote. Ang enzyme ay hindi maaaring talagang "pumunta at maghanap ng plastik sa sarili nitong" sa kapaligiran. Ang isang iminungkahing opsyon ay maaaring itanim ang enzyme na ito sa ilang bakterya na maaaring magsimulang masira ang plastic sa mas mataas na rate habang nakatiis sa mataas na temperatura. Gayundin, ang pangmatagalang epekto ng enzyme na ito ay kailangan pa ring maunawaan.
Ang epekto ng naturang makabagong solusyon sa pagharap sa mga basurang plastik ay magiging napakataas sa pandaigdigang saklaw. Sinisikap nating harapin ang problema sa plastik mula pa noong pagdating ng plastic mismo. Nagkaroon ng mga batas na nagbabawal sa paggamit ng single-plastic at ang recycled na plastic ay pinapaboran na ngayon sa lahat ng dako. Kahit na ang maliliit na hakbang tulad ng pagbabawal sa mga plastic carry bag sa mga supermarket ay naging lahat sa media. Ang punto ay, kailangan nating kumilos nang mabilis kung nais nating mapanatili ang ating planeta mula sa plastik karumihan. Bagama't dapat nating ipagpatuloy ang pag-recycle sa ating pang-araw-araw na buhay habang hinihikayat ang ating mga anak na gawin din ito. Kailangan pa rin natin ng magandang pangmatagalang solusyon na maaaring sumabay sa sarili nating mga indibidwal na pagsisikap. Ang pananaliksik na ito ay nagmamarka ng isang simula para sa pagharap sa isa sa mga pinakamalaking problema na aming planeta ay nakaharap.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Harry P et al. 2018. Characterization at engineering ng isang plastic-degrading aromatic polyesterase. Mga Pamamaraan ng National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
