V posledných rokoch niekoľko nezávislých skupín vrátane vedcov z Univerzity vedy a techniky kráľa Abdalláha preukázalo, že morské mikroorganizmy na celom svete sa rýchlo vyvíjajú smerom k schopnosti degradovať polyetyléntereftalát (PET) – rovnaký plast, ktorý sa používa na výrobu fliaš, obalov a syntetického oblečenia.
– Nová štúdia analyzovala vzorky z viac ako 400 miest vo svetových oceánoch, od povrchu až po hĺbku približne dvoch kilometrov.
– Takmer 80 % vzoriek obsahovalo funkčné verzie enzýmu PETase s charakteristickou štrukturálnou značkou nazývanou motív M5. Tento motív je akýmsi „odtlačkom prsta“, ktorý odhaľuje, že enzým je skutočne schopný degradovať PET a nielen sa mu štrukturálne podobá.
– Súbežne s tým vedci v rokoch 2021 až 2024 skúmali viac ako 200 miliónov metagenomických sekvencií zo vzoriek oceánskej vody a sedimentov. Ukázalo sa, že enzýmy podobné PET hydrolázam sú v oceáne desiatkykrát hojnejšie, ako sa očakávalo.
Nárast produkcie plastov v posledných desaťročiach – z približne 2 miliónov ton ročne na približne 380 miliónov ton – je paralelný s evolučným šírením takýchto enzýmov. Už v roku 2021 bolo na základe analýzy viac ako 200 miliónov génov extrahovaných zo vzoriek životného prostredia identifikovaných viac ako 30 000 unikátnych variantov enzýmov, potenciálne schopných rozložiť desať rôznych typov plastov.
– V niektorých oceánskych oblastiach sa obsah enzýmov spojených s degradáciou PET za posledných 10 – 15 rokov zvýšil o 40 – 50 %. Toto zvýšenie dobre koreluje so zvyšujúcou sa koncentráciou plastového odpadu. – Vo vzorkách zo subtropických gyrov až 20 % detegovaných kmeňov vykazuje aktivitu schopnú čiastočne degradovať PET pri teplotách až 10 – 25 °C. Do roku 2010 boli takéto enzýmy za takýchto podmienok zriedkavo detegované.
– Enzýmy s tepelnou stabilitou nad 60 °C boli prvýkrát objavené v hĺbkach 1 000 – 3 000 metrov. To naznačuje, že v rôznych častiach oceánu sa vyskytujú nezávislé evolučné línie adaptácie na „plastovú stravu“.
Zároveň rastie počet bakteriálnych spoločenstiev, ktoré tvoria biofilmy na mikroplastových časticiach. Od roku 2010 sa miera kolonizácie mikroplastov takýmito spoločenstvami zhruba zdvojnásobila.
Enzým PEtáza a príbuzné enzýmy sú schopné degradovať polyetyléntereftalát (PET) na jednoduchšie molekuly. Už to nie sú slabé, náhodné reakcie, ktoré sú v prírode sotva viditeľné:
– Niektoré laboratórne kultúry morských mikróbov teraz dokážu znížiť hmotnosť PET fólie o 10 – 20 % za niekoľko týždňov za miernych podmienok. Nič podobné sa doteraz u prirodzených morských mikroorganizmov nepozorovalo.
– Prítomnosť motívu M5 v štruktúre PETázy poskytuje výskumníkom vhodný marker: možno ho použiť na určenie, ktoré enzýmy nie sú len podobné PETáze, ale sú skutočne schopné pracovať s PET v reálnom prostredí.
Modely morských ekosystémov založené na pozorovaniach a genetických údajoch ukazujú, že ak úroveň znečistenia plastmi zostane rovnaká, počet enzýmov degradujúcich PET v oceáne by sa mohol do roku 2040 zdvojnásobiť.
To znamená, že biologický tlak na plastové materiály – od fliaš a sietí až po technické súčiastky – v životnom prostredí sa bude naďalej zvyšovať. Prečo to nie je problém len pre odpadky
Na prvý pohľad sa to zdá ako dobrá správa: príroda sa „učí“ recyklovať náš odpad. Tento príbeh má však aj znepokojujúcu stránku.
Výskumníci varujú, že ak sa mikroorganizmy konzumujúce plasty budú naďalej aktívne rozvíjať a šíriť, PET okolo nás by sa nakoniec mohol stať akýmsi „červotočivým“ materiálom. To znamená, že plastové predmety – od infraštruktúry až po elektroniku a oblečenie – budú potenciálne vystavené riziku rozkladu nie o stovky rokov, ale oveľa rýchlejšie, a to v dôsledku vývoja mikroorganizmov degradujúcich PET.
V takomto scenári bude ľudstvo musieť hľadať odolné alternatívy k PET, ktoré sa nebudú tak ľahko rozkladať. Problém je v tom, že v súčasnosti nemáme životaschopnú náhradu.
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info