أمل البكتيريا التي تصل إلى البلاستيك

كان البلاستيك أحد محركات التنمية الاقتصادية في النصف الثاني من القرن الماضي. فهي رخيصة الثمن وسهلة الإنتاج ومقاومة ومرنة وإذا كانت فضفاضة وشفافة ، ولكن لها جانب ب ، لأنها غير قابلة للتحلل ، حيث لا يوجد كائن حي قادر على التغذي عليها.

تعد متانتها الطويلة بلا شك واحدة من أكبر التحديات التي نواجهها ، حيث يجب أن ينقضي ما لا يقل عن أربعمائة وخمسين عامًا حتى تبدأ البوليمرات في عملية التفكك على المستوى الجزيئي.

تشير التقديرات إلى أنه يتم إنتاج أكثر من 300 مليون طن من البلاستيك على مستوى العالم ، 90 ٪ منها مشتق من النفط وجزء صغير ، حوالي 15 ٪ ، سيتم استرداده واستعادته على نطاق عالمي.

من هذه الكمية الفلكية ، ينتهي الأمر بمتوسط ​​ثمانية ملايين طن تطفو كل عام في محيطاتنا ، وتغرق هناك ، وتتراكم في الرواسب أو ينتهي بها الأمر إلى الاندماج في السلسلة الغذائية البشرية.

التوقعات قصيرة المدى ليست وردية ، بعض الأصوات الرسمية تقدر أنه بحلول عام 2050 سيصل إنتاج النفايات البلاستيكية إلى ثلاثة عشر مليار طن. رقم يجبرنا بلا شك على اتخاذ تدابير نشطة وعاجلة.

شكرًا ، في عام 2016 اكتشفنا وجود حليف محتمل ، وكما حدث مرات عديدة في تاريخ العلم ، لعبت الصدفة دورًا مهمًا. قامت مجموعة من العلماء اليابانيين هذا العام بالتحقيق في مستعمرات بكتيرية في مصنع لإعادة التدوير في مدينة ساكاي باليابان. خلال هذه الفترة قمنا بتحليل البكتيريا المستخرجة من نفايات البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) بالإضافة إلى المكون (الإيثيلين جلايكول وحمض التريفثاليك).

فوجئوا باكتشاف أن بكتيريا ، والتي كانت تسمى Ideonella sakaiensis ، كانت قادرة على استخدام PET كمصدر أساسي للكربون. بعد مرور بعض الوقت ، كان من الممكن إثبات أن الكائن الدقيق يحتوي على جينين رئيسيين من الجينات التي يمكن أن `` تلتهم '' PET: PETase وهيدرولاز أحادي (2-hiroexietil) terephthalate.

حل يبعث على الأمل

مكّن اكتشاف السلسلة الأيضية من توضيح أن إيديونيلا قد أسست محل إقامتها في مصنع إعادة التدوير ، ولكن ما زال يتعين حله هو ما كان الطريق لتطور البكتيريا لتحويل مادة بلاستيكية ، والتي تم تسجيل براءة اختراعها في عقد الأربعينيات من القرن الماضي في مصدر غذائه.

تستطيع البكتيريا تحويل PET إلى بولي (3-هيدروكسي بوتيرات) - المعروف أيضًا باسم PHB- وهو نوع من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي. جاذبية هذه القصة هي أنه يقدر أن PET يتحلل بمعدل 0,13 مجم لكل سنتيمتر مربع في اليوم ، عند درجة حرارة 30 درجة مئوية ، وهو معدل التخلص الذي يصبح "بطيئًا للغاية".

ابتسم الحظ لنا مرة أخرى في عام 2018 عندما صمم باحثون في جامعة بوستماوث (المملكة المتحدة) عن طريق الخطأ إنزيمًا يعمل على تحسين البكتيرية PETase.

في هذا الوقت ، تم إجراء محاولة للمضي قدمًا خطوة إلى الأمام لتضخيم إنتاجيته من خلال "إدخال" الإنزيم الطافر في بكتيريا متطرفة ، قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى من 70 درجة مئوية ، وهو رقم يكون فيه PET أكثر لزوجة. يمكن أن يؤدي هذا "التعيين" إلى تسريع عملية التدهور بنسبة تصل إلى 10٪.

كل هذه النتائج يمكن أن تمنحنا استراحة وتفتح لنا نافذة للأمل ، لأن البكتيريا "تأكل البلاستيك" ستكون جزءًا من حل المشكلة البيئية التي يسببها البلاستيك.

السيد جارا

بيدرو جارجانتيلا طبيب باطني في مستشفى دي إسكوريال (مدريد) ومؤلف العديد من الكتب المشهورة.