میکروب های موجود در معده گاوها می توانند به بازیافت پلاستیک کمک کنند!

میکروب های موجود در معده گاوها می توانند انواع خاصی از پلاستیک را از بین ببرند ، از جمله پلی اتیلن ترفتالات (PET) که در بطری های نوشابه ، بسته بندی مواد غذایی و پارچه های مصنوعی استفاده می شود.

دانشمندان این میکروب ها را در مایعی که از اولین معده نشخوارکننده گرفته شده است ، شناسایی کردند. نشخوارکنندگان شامل حیوانات سم دار مانند گاو و گوسفند هستند که به میکروارگانیسم ها کمک می کنند تا بتوانند از رژیم گیاهان درشت جلوگیری کنند. طبق گفته دانشگاه مینه سوتا ، اولین معده به عنوان دستگاه جوجه کشی برای این میکروب ها عمل می کند ، غذاهایی را که گاو یا نشخوارکننده به طور کلی مصرف می کند تجزیه یا تخمیر می کند.

محققان فرض کردند که برخی از میکروب های رسوب داده شده در معده های اول گاو ، پلی استر را هضم می کنند ، موادی که مولکول آنها به گروه های به اصطلاح استر متصل است.

به دلیل رژیم غذایی ، گاوها یک پلی استر طبیعی تولید شده توسط گیاهان به نام کیتین مصرف می کنند. به عنوان یک پلی استر مصنوعی ، PET دارای ساختار شیمیایی مشابه پلی استر طبیعی است. نویسنده ، دوریس ربیش ، از دانشگاه منابع طبیعی و علوم زندگی در وین ، می گوید: کویتین بیشتر پوسته یا لایه خارجی مومی دیواره سلولهای گیاهی را تشکیل می دهد و به طور فراوان در پوست گوجه فرنگی و سیب یافت می شود .

هنگامی که قارچ ها یا باکتری ها می خواهند به این میوه ها نفوذ کنند ، آنزیم هایی تولید می کنند که قادر به شکستن کیتین یا شکستن پیوندهای شیمیایی موجود در ماده هستند. به ویژه آنزیم های کتوژنیک می توانند کیتین را تجزیه کنند و در نتیجه یک واکنش شیمیایی ایجاد می کنند که در آن مولکول های آب این ماده را به قطعات کوچک خرد کنید.

Rebic و همکارانش قبلاً این آنزیم ها را از میکروب ها جدا کرده بودند ، و آنها دریافتند که گاوها ممکن است منبعی برای موجودات زنده برای هضم انواع مشابه پلی استر باشند: این حیوانات مقدار زیادی مواد گیاهی را مصرف می کنند و آن را تخریب می کنند ، بنابراین ممکن است چنین میکروب هایی را زندگی کنید معده گاوها

مطالعه جدید که در Frontiers در مهندسی زیستی و بیوتکنولوژی منتشر شده است ، نشان می دهد که میکروب های استخراج شده از معده اول گاو نه تنها PET بلکه دو پلاستیک دیگر به نام آدیپت های PET را که در کیسه های پلاستیکی قابل انعطاف و پلی اتیلن فورونات که از تجدید پذیر ساخته می شود ، تخریب می کنند ، مواد گیاهی.

برای ارزیابی توانایی این میکروب ها در معده های اول گاو در هضم پلاستیک ، تیم تحقیقاتی هر یک از پلاستیک ها را به مدت ۱ تا ۳ روز در مایع معده فرو برد ، سپس محصولات جانبی آزاد شده توسط پلاستیک ها را اندازه گیری کرد تا مشخص شود که آیا حشرات از بین می روند یا خیر مواد موجود در اجزای آنها ، و میزان شکسته شدن حشرات. همچنین گسترش یافت ، و تیم تحقیق گزارش داد که مایعات معده هر سه پلاستیک را تجزیه می کند و PET را به طور موثر و کارآمد تجزیه می کند.

این تیم نمونه DNA را از مایع معده گرفته تا بفهمد کدام میکروب ها عامل تجزیه پلاستیک هستند. طبق گزارشات در مجله میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی و مجله مواد خطرناک ، ۹۸ درصد DNA متعلق به پادشاهی باکتری ها است که شایعترین گونه آن سودوموناس است و چندین گونه تجزیه پلاستیک را اثبات می کنند.

باکتری های جنس Folliculococcus aureus Immobilized همچنین در مایعات معده به مقدار زیاد تولید مثل می کنند و به همین ترتیب بسیاری از گونه های این جنس نشان می دهد که پلی استر مصنوعی را تخریب می کنند ، همانطور که در گزارش سال ۲۰۱۷ در مجله Chemistry of Agricultural and Food گزارش شده است.

در مراحل بعدی ، ربیک و تیم او می خواهند کل باکتری های پلاستیکی خور را در مایعات معده دسته بندی کرده و آنزیم های خاصی را که باکتری ها برای تجزیه پلاستیک استفاده می کنند ، شناسایی کنند. اگر آنزیم هایی را که ممکن است برای بازیافت مفید باشند شناسایی کنند ، می توانند میکروب هایی را تولید کنند که آنزیم ها را بدون نیاز به جمع آوری میکروب ها از معده گاوها تولید کنند. به این ترتیب ، آنزیم ها می توانند به راحتی و با هزینه کمتری تولید شوند. ، برای استفاده در مقیاس صنعتی.

دیوید لوین ، زیست شناس و بیوتکنولوژی مولکولی ، که در این مطالعه دخیل نبود ، گفت: معده گاوها ممکن است نمایانگر محیطی باشد که در آن می توان آنزیم های مشترک را شناسایی کرد و این آنزیم ها در بسیاری از نقاط طبیعت ظاهر می شوند. به عنوان مثال ، باکتری ها (Idonella sakanesis) ، که می توانند PET را مصرف کنند ، گونه ای است که در تخمیر نقش دارد. برخی از ارگانیسم های دریایی کاتین هایی ترشح می کنند که پلاستیک را تجزیه می کنند ، مانند قارچ های مختلف که گیاهان خشکی را آلوده می کنند.

دانشمندان آنزیم های پلاستیکی خوار را پیدا کرده اند که PET و پلاستیک های زیست تخریب پذیر مانند PBT adipate و PET furonate را تخریب می کند. چالش واقعی یافتن آنزیم هایی برای تجزیه محصولات پلاستیکی مزاحم است.

به عنوان مثال ، پلاستیک هایی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن از پیوندهای قوی بین اتم های کربن ساخته شده اند ، این ساختار توانایی آنزیم ها را برای گرفتن مولکول ها و هیدرولیز سریع آنها محدود می کند.

لوین گفت ، اگرچه دانشمندان آنزیم های تجزیه کننده PET را توصیف کرده اند ، اما آنها هنوز به دنبال میکروب هایی هستند که بتوانند از عهده PET و پلی پروپیلن برآیند.

لوین و تیمش برخی از نامزدهای امیدوار کننده را برای این امر شناسایی کرده اند ، اما آنها هنوز در حال بررسی چگونگی افزایش توانایی میکروارگانیسم ها برای خوردن پلاستیک هستند.

ربیچ گفت تیم او به دنبال میکروب هایی است که بتوانند پلی اتیلن را مصرف کنند و او تعجب می کند ، آیا این میکروارگانیسم ها در کمین شکم گاوها هستند؟ وی افزود: شاید بتوانیم در چنین جوامع بزرگی – مانند مایعات معده – آنزیم هایی پیدا کنیم که می توانند باعث تخریب پلی پروپیلن و پلی اتیلن شوند.