загрязнение пластиком

Пластиковый мусор давно признан угрозой для окружающей среды и здоровья человека. В поисках нестандартного решения химики из Университета Эдинбурга обратились к микробам — и научили их превращать отходы в полезные вещества. Как объясняет руководитель исследования Стивен Уоллес, учёные «заставили природу проводить химические реакции, к которым она изначально не приспособлена».

Сначала исследователи решили проверить, смогут ли бактерии производить из пластика ключевой промежуточный компонент — пара-аминобензойную кислоту (PABA). Для этого учёные заблокировали у E. coli стандартный путь синтеза PABA — вещества, необходимого для роста клетки и синтеза ДНК. Так, модифицированные бактерии могли выжить только в том случае, если находили альтернативный способ получения этой молекулы.

Затем бактериям добавили исходное соединение, которое превращается в PABA только после перегруппировки Лоссена — довольно редкой химической реакции, ранее не наблюдавшейся в природе и обычно требующей жёстких лабораторных условий. Тем не менее бактерии выжили — а значит, нужная реакция прошла.

Следующим шагом учёные получили то же соединение, но уже из переработанного пластика. Для этого они химически расщепили полиэтилентерефталат (PET) — основной материал пластиковых бутылок и упаковок — до промежуточного соединения. И снова E. coli справилась: бактерии превратили продукт переработки PET в PABA.

«Само по себе превращение пластикового мусора в полезное вещество — уже важный шаг», — говорит Уоллес. Но учёные пошли дальше. Добавив в геном E. coli два дополнительных гена — один из грибов, другой из почвенных бактерий, — они научили микроб превращать PABA в парацетамол. В результате бактерии преобразовали 92 % переработанного пластика в это обезболивающее всего за 48 часов.

Сегодня парацетамол производят в основном из нефти, а значит, по словам учёных, новая технология может стать более экологичной альтернативой. Однако до промышленного производства ещё далеко, как поясняет Дилан Домайл, химик из Школы горного дела Колорадо, не участвовавший в исследовании. Способ химической переработки пластика, использованный в работе, сложно масштабировать. Но сам факт, что бактерии могут превращать мусор в полезные вещества, может подтолкнуть к поиску более простых и масштабируемых решений.

«Долгосрочная цель учёных — получить микроорганизмы, которые бы выполняли весь процесс целиком: и расщепляли пластик, и превращали его в полезные соединения, — говорит биотехнолог Венкатеш Балан из Университета Хьюстона. — Это непросто, но подобные фундаментальные исследования — важный шаг в правильном направлении».