バイオリサイクル：プラスチックを食べる日本の奇妙な現象

Posted On: 2月 13, 2024

バイオリサイクル: プラスチックを食べる日本の奇妙さ – 科学の範囲

有機リサイクル: 日本から来たプラスチックを食べる変人たち

最近発見された細菌はペットボトルを分解します。その進化は神秘的であり、その生化学は興味深いものですが、その有用性には疑問があります。

プラスチックは生分解性ではありません。これが合成プラスチックの大きな利点です。カビが発生しないということです。しかし、地球上でプラスチックが存在しない場所は事実上存在しないため、この望ましい特性は今日ますます問題になっています。疑わしいとき、私たちは体のどこかにプラスチックを持ち歩きます。合成ポリマーの大部分は寿命の終わりに環境中に排出され、追って通知があるまで生分解されずにそこに残ります。

研究者たちは、プラスチックを分解できる特殊な微生物を特に探すことで、この状況を改善しようとしばらくの間試みてきました。なぜなら、基本的な考え方によれば、この物質がどこにでも転がっているのであれば、それを食べることを学習した生物が存在する可能性が高いからです。

ペットボトルもすぐに堆肥化できるようになる？

この戦略から得られた最新の発見は、仮称の細菌である イデオネラ・サカイエンシスプラスチックよりもポリエチレンテレフタレート私たちが主に知っているのはペットボトルの形です。京都工芸繊維大学の小田拝氏率いる日本の作業グループは、PET残留物で汚染された250の環境サンプルを検査した。 – それらの 1 つである 46 番で、日本のチームは探していたものを発見しました。バクテリアのコミュニティが実際にそこに生息し、プラスチックの穴を食い荒らしていたのです – そして 理想的 PETを無害な成分に分解する2つの酵素を生成します。

問題が解決しました？残念だけど違う。プラスチックは頑固すぎるため、簡単な解決策は得られません。 理想的 は、環境中の人工物質を消化できる生物のコレクションの中で最も新しい生物にすぎません。しかし、プラスチックを食べるこれらの奇妙な生き物の生物学と酵素の組成は非常に興味深いことが判明しましたが、それらはすべて環境からプラスチック廃棄物を取り除くには程遠いです。これは以下にも当てはまります 理想的。

PETaseと呼ばれる新しいPET切断酵素は、 理想的 細菌や真菌由来の同等の酵素よりも数倍活性が高いことが判明しました。ただし、最適な条件下で摂氏約 30 度の温度であっても、細菌群集がポリエチレンテレフタレートの小片を分解するには約 6 週間かかります。グライフスヴァルト大学のウーヴェ・ボーンシューアー氏によると、この活動が実際に環境から大量のプラスチックを除去するのに十分であるかどうかについて、本格的な科学的主張はまだできていない。生化学者は以前に日本人研究者の研究を調査したことがある。

ほんのまれな偶然

結局のところ、記載されている状況は世界の特定の地域に自然に存在する、と彼は指摘する。しかし実際には、例えば海洋に存在するマイクロプラスチックを分解するために、塩分や寒さに耐えることができる他の微生物が必要である。「この研究が、海洋系におけるそのような微生物の探索をさらに進めるための研究に新たな刺激を与えることを願っています。」

しかし、250 の土壌サンプルのうち、適切な細菌群集が含まれていたのは 1 つだけだったという事実は、この戦略の困難さを浮き彫りにしています。細菌における PET 分解酵素系の出現は、まれな偶然の一致である可能性があります。これは、重要な生体分子自体が関連する酵素とは根本的に異なるという事実によって裏付けられています。細菌の加水分解酵素との同一性はわずか 51% です。 サーモビフィダ。

ビーチのプラスチック廃棄物 | 写真ビーチのプラスチック廃棄物世界中でリサイクルされるプラスチックの割合はわずかで、そのほとんどは海洋を含む環境に排出されます。

酵素システム全体としても非常に珍しいようです。小田拝氏のチームは、他の生物の分解経路に重要な 4 つの酵素の相同変異体の包括的なセットを検索しましたが、結果として生じるプラスチック分解生成物をさらに代謝するものは 3 つしか見つかりませんでした。 PETase などのエステラーゼとのそれらの関連は新しく、前駆体がないと思われます。

バイオリアクターでのリサイクル

ボルンシューアー氏は、自然はおそらく少しは助けられる必要があると信じています。細菌とその酵素を最適化するか、システム全体をより速く成長する微生物に移行するかのどちらかです。これは、と呼ばれる戦略です。代謝工学指定された。しかし、このアプローチでさえ、環境中のプラスチックの問題を解決することはできません。「そのような菌株は遺伝子組み換えされ、自然界に拡散する可能性は非常に低いでしょう」とグライフスヴァルトの科学者は結論付けています。

しかし、関与する微生物と酵素は、プラスチックから化学元素を再び放出するため、興味深いものです。これらのいわゆるモノマーから作られた再生プラスチックは、今日の再生プラスチックとは異なり、化学的および物理的に新しいプラスチックと区別できません。通常、粗悪な製品しか製造できない。閉鎖的なリサイクル工場では、遺伝子的に最適化されたバクテリアは問題を引き起こしません。しかし、世界中で生産されるプラスチックのうち、最終的にリサイクルされるのはわずか 15% です。