Naukowcy z University of Waterloo stworzyli bakterie, które zjadają mikrodrobiny plastiku

Naukowcy z University of Waterloo twierdzą, iż dokonali przełomu we wprowadzaniu nowej cechy do bakterii występujących w ściekach, dając im zdolność do rozkładania mikrodrobin plastiku.

Główny badacz projektu Marc Aucoin, profesor na wydziale inżynierii chemicznej, powiedział, iż bakterie już istnieją w systemach wodnych do oczyszczania mikroplastików, dodając, iż są to „bioroboty, które można zaprogramować tak, aby wykonały swoją pracę”.

„To, co chcemy zrobić, to użyć naturalnego narzędzia [białek], aby móc degradować tworzywa sztuczne” – powiedział Aucoin w programie CBC K-W The Morning Edition.

Badanie zatytułowane „Degradacja tworzyw sztucznych z politereftalanu etylenu (PET) przez bakterie ściekowe zmodyfikowane poprzez koniugację” zostało opublikowane w amerykańskim czasopiśmie Microbial Biotechnology. Naukowcy wykorzystali naturalny proces określany jako „seks bakteryjny”, w którym bakterie dzielą się ze sobą materiałem genetycznym podczas namnażania.

„[Projektujemy] organizm tak, aby przenosił fragment DNA, dzięki czemu [bakterie w ściekach] mogą wytwarzać to narzędzie do degradacji plastiku”.

Naukowcy twierdzą, iż zmodyfikowane bakterie są w stanie biodegradować politereftalan etylenu (PET), powszechny plastik występujący w dywanach, odzieży i pojemnikach na żywność i napoje. „W naszym laboratorium wykazaliśmy, iż samo białko może pomóc w degradacji próbki plastiku o 50 procent w ciągu około czterech dni” – powiedział Aucoin.

Większość tworzyw sztucznych nie jest poddawana recyklingowi i służy przez dziesięciolecia. Kiedy coś wykonanego z plastiku się rozpada, rozpada się na małe kawałki znane jako mikroplastiki, które mogą zanieczyszczać i gromadzić się w środowisku oraz wypuszczać chemikalia. Naukowcy kategoryzują zdegradowane odpady z tworzyw sztucznych według rozmiaru. Mikrodrobiny plastiku to małe cząsteczki o średnicy mniejszej niż pięć milimetrów, czyli mniej więcej wielkości ziarna sezamu.

Źródła mikrodrobin plastiku obejmują zarówno mikrogranulki stosowane w kosmetykach i produktach higieny osobistej, jak i plastikowe granulki wielkości soczewicy, znane również jako nanocząsteczki.

W badaniu opublikowanym w New England Journal of Medicine z marca 2024 r. naukowcy wykorzystujący specjalne techniki mikroskopowe znaleźli chemikalia mikro- i nanoplastyczne w blaszce miażdżycowej wyściełającej ludzkie tętnice.

W badaniu obserwacyjnym przeprowadzonym na ponad 250 pacjentach, u których przeprowadzono testy w kierunku choroby tętnic szyjnych, znalezienie polietylenu wiązało się z większymi problemami z sercem w porównaniu z osobami, u których nie wykryto żadnych tworzyw sztucznych. Tego typu badanie nie może wykazać, czy drobne tworzywa sztuczne spowodowały problemy z sercem, ale wskazuje na związek.

Według Aucoin, mikroplastiki w wodzie również zwiększają rozprzestrzenianie się oporności na antybiotyki, „więc ten przełom może również rozwiązać tę kwestię”.

Naukowcy nie są jeszcze na etapie uwalniania zmodyfikowanych bakterii do szerszego środowiska, powiedział Aucoin. „Jest jeszcze wiele do zrobienia, aby uczynić ten proces wiele bardziej skutecznym, ale ostatecznie produkt rozkładu będzie zasadniczo jak cukier spożywany przez organizm” – powiedział.

Chociaż naukowcy zaczną od oczyszczalni ścieków, mają również nadzieję znaleźć sposoby na oczyszczenie plastikowych odpadów gromadzących się w oceanach. „Ocenimy ryzyko związane z wykorzystaniem zmodyfikowanych, żywiących się plastikiem bakterii w środowisku naturalnym” – powiedział Aaron Yip, doktorant na wydziale inżynierii chemicznej Uniwersytetu Waterloo. „Obecnie bezpieczniejszym zastosowaniem jest degradacja mikroplastiku w oczyszczalniach ścieków. Wiele z tych obiektów jest już zaprojektowanych do neutralizacji bakterii w ściekach, co zabiłoby wszelkie zmodyfikowane bakterie przed odprowadzeniem wody z powrotem do środowiska”.

Karen Wirsig, kierownik programu ds. tworzyw sztucznych w organizacji Environmental Defence, powiedziała, iż jest zbyt wcześnie, aby nadmiernie ekscytować się tymi badaniami. „Moja pierwsza reakcja jest taka, iż to trochę mrzonka… Badania naukowe są bardzo ważne, ale kiedy udajemy, iż przełomy w laboratorium rozwiążą kryzys zanieczyszczenia plastikiem na skalę, o której wiemy, iż istnieje, to jest to myślenie życzeniowe” – powiedziała CBC News. „Prawdopodobnie naukowcy mogą odkryć wiele interesujących rzeczy na temat tego, w jaki sposób mikroby mogą rozpuszczać lub eliminować mikrodrobiny plastiku z niektórych środowisk, [ale] zdecydowanie będę to obserwować”.

Wirsig powiedziała, iż wiadomości od naukowców są „interesujące” pod względem metody oczyszczania ścieków, które według niej są pełne mikrodrobin plastiku. „Ogólnie rzecz biorąc, niepokojące jest to, iż kiedy widzimy rozwiązania lub takie rzeczy, które mogą być przedstawiane jako rozwiązania, jest już naprawdę za późno, gdy mikrodrobiny plastiku znajdą się w środowisku” – powiedziała Wirsig. „To naprawdę wstyd do czego doprowadziliśmy, a próba ich usunięcia lub zarządzania nimi w środowisku nigdy nie będzie łatwa i nie będzie na to szybkiego rozwiązania”.

Wirsig powiedziała, iż priorytetem musi być zmniejszenie ilości wytwarzanego plastiku, dodając, iż kwestia mikroplastiku jest głównym problemem środowiskowym i zdrowotnym. „Naukowcy i lekarze znajdują mikrodrobiny plastiku wszędzie tam, gdzie ich szukają – w najwyższych szczytach górskich i najgłębszych rowach oceanicznych, w lodzie arktycznym, we wszystkich częściach ciała”.

Wirsig dodała, iż na największe zagrożenie mikrodrobinami plastiku narażone są prawdopodobnie małe organizmy, które mylą je z pożywieniem. „Te mikrodrobiny plastiku mogą gromadzić się w naszych łańcuchach pokarmowych, ponieważ gdy mniejsze organizmy są zjadane przez większe organizmy, zasadniczo koncentrujemy te zanieczyszczenia coraz dalej w naszych łańcucach pokarmowych” – powiedziała Wirsig.

„To jeden ze sposobów, w jaki prawdopodobnie dostają się one do ludzkiego organizmu – poprzez rzeczy, które jemy, ponieważ znajdują się one również w glebie, znaleziono je w roślinach i warzywach, które ludzie jedzą, w owocach. Ale jednym z większych zmartwień są ryby, więc ludzie, którzy polegają na rybach w swojej diecie, są słusznie zaniepokojeni ilością mikrodrobin plastiku, które znajdują się w wielu gatunkach”.