Окумуштуулар биздин эң көп булгоочу заттарды сиңирип, жей турган ферментти аныктап, иштеп чыгышты. пластмассадан кайра иштетүү жана күрөшүү үчүн үмүт менен камсыз кылуу кир
Булгоо пластмассадан пластик түрүндө дүйнө жүзү боюнча ири экологиялык көйгөй болуп саналат кир жана бул проблеманы оптималдуу чечуу али да болсо кыйын бойдон калууда. Көпчүлүк пластмассадан энергияны көп талап кылган ыкмаларды колдонуу менен казылып алынган жана кайра иштетилген кайра жаралбаган ресурстар болуп саналган мунайдан же жаратылыш газынан жасалган. Ошентип, аларды өндүрүү жана өндүрүү өзү назик экосистема үчүн абдан кыйратуучу болуп саналат. Пластмассалардын бузулушу (көбүнчө өрттөлүшү) абаны, суу жана жер кир. Акыркы 79 жылда өндүрүлгөн пластиктин 70 пайызга жакыны же полигондорго же жалпы айлана-чөйрөгө ыргытылган, ал эми тогуз пайызга жакыны гана кайра иштетилип, калганы өрттөлгөн. Бул күйгүзүү процесси аялуу жумушчуларды ракты пайда кылуучу заттарды камтыган уулуу химикаттарга дуушар кылат. Океандарда болжол менен 51 триллион микропластикалык бөлүкчөлөр бар жана алар акырындык менен деңиз жандыктарын жок кылууда. Пластикалык микробөлүкчөлөрдүн кээ бирлери абада учуп кетет кир жана биз аларды дем алып жатканыбыздын реалдуу мүмкүнчүлүгү. 1960-жылдары пластмассалардын пайда болушу жана популярдуулугу бир күнү биздин кооз океандарыбызда, абада калкып жүргөн жана баалуу жерлерибизге ташталган чоң пластик калдыктары менен жүк болуп каларын эч ким алдын ала айткан эмес.
пластик пакеттөө - бул пластмассаларды эң чоң коркунуч жана коррупциялык колдонуу. Бирок маселе, желим баштык бардык жерде бар, ар бир кичинекей максатта колдонулат жана аны колдонууга көзөмөл жок. Синтетикалык пластиктин мындай түрү биодеградацияланбайт, анын ордуна жөн эле отуруп, полигондордо чогулат жана айлана-чөйрөнү коргоого салым кошот. кир. “Пластикалык жактан толук тыюу салуу”, өзгөчө таңгактоодо колдонулган полистирол боюнча демилгелер көтөрүлдү. Бирок, бул каалаган натыйжаларга алып келбейт, анткени пластмасса жерде, абада жана сууда дагы эле бар жана дайыма өсүп жатат. Пластмасса дайыма эле көзгө көрүнбөй калышы мүмкүн, бирок ал бардык жерде! Пластик материалды кайра иштетүү жана утилдештирүү маселесин чече албай жатканыбыз өкүнүчтүү.
изилдөөнүн-жылы басылып чыккан АКШнын Улуттук илимдер академиясынын эмгектери, изилдөөчүлөр белгилүү табиятты ачышты энзим пластмасса менен азыктанган. Бул алар Япониядагы борбордо кайра иштетүүгө даяр калдыктардан табылган ферменттин түзүлүшүн изилдеп жаткан кездеги кокустук болгон. Ideonella sakaiensis 201-F6 деп аталган бул фермент патенттелген пластикалык ПЭТ же полиэтилентерефталатты "жеп" же "тамак" алат, ал көбүнчө миллиондогон тонна пластик бөтөлкөлөргө колдонулат. Фермент негизинен бактерияга пластмассаны тамак-аш булагы катары бузууга мүмкүндүк берди. Учурда ПЭТ жана ПЭТтен жасалган пластик бөтөлкөлөр үчүн кайра иштетүү боюнча чечимдер жок, айлана-чөйрөдө жүздөгөн жылдардан ашык сакталат. Портсмут университетинин жана Америка Кошмо Штаттарынын Энергетика министрлигинин Улуттук кайра жаралуучу энергия лабораториясынын (NREL) командалары жетектеген бул изилдөө чоң үмүт жаратты.
Баштапкы максат бул табигый ферменттин (PETase деп аталган) үч өлчөмдүү кристалл түзүлүшүн аныктоо жана бул ферменттин так кантип иштээрин түшүнүү үчүн бул маалыматты колдонуу болгон. Алар структурасын түшүндүрүү жана айрым атомдорду көрүү үчүн күндөн 10 миллиард эсе жарык болгон рентген нурларынын интенсивдүү шооласын колдонушкан. Мындай күчтүү нурлар ферменттин ички иштешин түшүнүүгө мүмкүндүк берген жана ферменттерди ылдамыраак жана эффективдүүрөөк инженериялоо үчүн туура пландарды камсыз кылган. PETase кутиназа деп аталган башка ферментке абдан окшош экени аныкталды, бирок PETase өзгөчө касиетке ээ жана адам жасаган полимерлерди (табигыйлардын ордуна) жайгаштырат деп эсептелген бир кыйла "ачык" активдүү сайтка ээ. Бул айырмачылыктар дароо эле PETase өзгөчө PET камтыган чөйрөдө көбүрөөк өнүккөн болушу мүмкүн экенин көрсөттү жана ошентип, PET начарлатышы мүмкүн. Алар кутиназага окшош болушу үчүн PETase активдүү сайтын мутациялашты. Андан кийин күтүлбөгөн натыйжа болду, PETase мутант PETти табигый PETaseга караганда дагы жакшыраак начарлай алды. Ошентип, табигый ферменттин жөндөмдүүлүгүн түшүнүү жана жакшыртууга аракет кылуу процессинде изилдөөчүлөр кокусунан жаңы ферментти ойлоп табышты, ал PETди ыдыратууда табигый ферменттен да жакшыраак болгон. пластмассадан. Бул фермент ошондой эле полиэтилен фурандикарбоксилатын же ПЭФтин био-негизиндеги алмаштыруучу ПЭФ (полиэтилен фураноаты) же ал тургай PBS (полибутилен сукцинаты) сыяктуу башка субстраттар менен күрөшүүгө үмүт жаратты. Ферменттик инженерия жана эволюция куралдары андан ары өркүндөтүү үчүн тынымсыз колдонулушу мүмкүн. Окумуштуулар ферменттин функциясын кубаттуу ири өнөр жай комплексине киргизүү үчүн аны жакшыртуунун жолун издеп жатышат. Инженердик процесс азыркы учурда био-жуу жуучу каражаттарда же биоотун өндүрүүдө колдонулуп жаткан ферменттерге абдан окшош. Технология бар, демек, жакынкы жылдарда өнөр жай жарамдуулугуна жетишүү керек.
Бул изилдөөнүн кээ бир аспектилерин түшүнүү үчүн кошумча изилдөө керек. Биринчиден, фермент чоңураак пластмасса бөлүктөрүн майдалайт, ошондуктан ал желим бөтөлкөлөрдү кайра иштетүүнү колдойт, бирок бул пластиктин бардыгын алгач калыбына келтирүү керек. Бул "кичинекей" пластик калыбына келтирилгенде, аларды кайра желим бөтөлкөлөргө айлантуу үчүн колдонулушу мүмкүн. Фермент чындап эле чөйрөдө «өзү барып пластик таба албайт». Сунушталган варианттардын бири бул ферментти кээ бир бактериялардын ичине отургузуу болушу мүмкүн, алар пластикти жогорку температурага туруштук берип, жогорку ылдамдыкта талкалай башташат. Ошондой эле, бул ферменттин узак мөөнөттүү таасирин дагы эле түшүнүү керек.
Пластик калдыктар менен күрөшүү үчүн мындай инновациялык чечимдин таасири дүйнөлүк масштабда өтө жогору болмок. Пластиктин өзү пайда болгондон бери биз пластикалык көйгөйдү чечүүгө аракет кылып келебиз. Жалгыз пластикти колдонууга тыюу салган мыйзамдар бар, ошондой эле кайра иштетилген пластик азыр бардык жерде жактырылды. Супермаркеттерде желим баштыктарды алып жүрүүгө тыюу салуу сыяктуу кичинекей кадамдар дагы массалык маалымат каражаттарында болду. Эң негизгиси, эгер биз өзүбүздү сактап калгыбыз келсе, тез аракет кылышыбыз керек планета пластмассадан кир. Күнүмдүк жашообузда кайра иштетүүнү уланта беришибиз керек, ошол эле учурда балдарыбызды да ушундай кылууга үндөшүбүз керек. Бизге дагы эле өзүбүздүн жеке аракеттерибиз менен бирге бара турган жакшы узак мөөнөттүү чечим керек. Бул изилдөө биздин эң чоң көйгөйлөрдүн бирин чечүүнүн башталышы болуп саналат планета туш болуп жатат.
***
Булагы (с)
Гарри П жана башкалар. 2018. Пластмассалык бузулуучу ароматтык полиэстеразанын мүнөздөмөсү жана инженериясы. Улуттук илимдер академиясынын эмгектери. https://doi.org/10.1073/pnas.1718804115
***
