كشفت دراسة لباحثين في جامعة هوكايدو، ضمن مجموعة ميتسوبيشي الكيميائية في اليابان، نشرت في مجلة علم الأحياء الدقيقة البيئي أن البكتيريا القادرة على تحليل بوليمر بولي بيوتيلين سكسينات (PBS)، والذي يتحلل بشكل طبيعي إلى حد محدود فقط في البيئات البحرية، يمكن أن تؤدي إلى طرق محسنة لإعادة تدوير هذا البوليمر.
يُنظر إلى PBS عمومًا على أنه بوليمر صديق للبيئة نظرًا لقابليته للتحلل البيولوجي عند التخلص منه على الأرض وتعريضه للغلاف الجوي.
وقد أدى ذلك إلى زيادة استخدامه منذ أوائل التسعينيات في المواد البلاستيكية الصناعية، بما في ذلك أفلام التغطية والأكياس القابلة للتحلل وتغليف المطاعم، لكن العديد من المواد البلاستيكية المهملة تجد طريقها في النهاية إلى البحر، ولسوء الحظ ال PBS لا تتحلل بشكل جيد في تلك البيئة.
يقول تومو ساوابي، قائد فريق البحث في كلية جامعة هوكايدو: “يعد التلوث البلاستيكي في المحيطات مشكلة عالمية، ونحن بحاجة إلى معالجتها من خلال اكتساب فهم جديد للسلوك البلاستيكي في تلك البيئة، وتقنيات جديدة للتعامل مع التلوث”. علوم مصايد الأسماك.
نظرًا لأنه تم اكتشاف عدد صغير فقط من الكائنات الحية الدقيقة البحرية القادرة على تحلل PBS سابقًا، فقد شرع سوابي وزملاؤه في محاولة العثور على كائنات أخرى ذات نشاط أفضل.
الباحثون قاموا بفحص تأثير الميكروبات التي تم جمعها من مياه البحر الطبيعية قبالة اليابان على PBS، مما سمح لهم بتحديد عدة أنواع من البكتيريا البحرية التي يمكن أن تحللها. كما حددوا الإنزيم المسؤول عن تحلل PBS في سلالة معينة من البكتيريا تسمى Vibrio Ruber، حيث أطلقوا على الإنزيم اسم PBSase.
الابحاث تطورت الى ما هو أبعد باستخدام التقنيات البيولوجية الجزيئية لإدخال جين PBSase في البكتيريا الشائعة Escherichia coli، والتي قاموا بزراعتها لإنتاج عينات عالية النقاء من الإنزيم لمزيد من الدراسة.
يقول ياسوهيتو ياماموتو، المتعاون مع ساوابي في شركة ميتسوبيشي كيميكال كوربوريشن التابعة لمجموعة ميتسوبيشي كيميكال: “إن توضيح آلية التحلل في مياه البحر على المستوى الجزيئي قد يؤدي إلى تطوير بوليمرات بحرية جديدة قابلة للتحلل الحيوي”. “يمكن استخدام هذا الإنزيم كمسرع للتحلل أو محفز لإعادة التدوير الكيميائي للنفايات البلاستيكية المجمعة.”
كما سمح توفر الإنزيم المنقى للباحثين بفحص بنيته، حيث تشير عمليات المحاكاة إلى أنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بإنزيم مختلف معروف بأنه يحلل بوليمر شائع آخر: البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET).
ويخلص ساوابي إلى أنه “من خلال استكشاف نشاط الإنزيم في تحليل البوليمرات الأخرى، مثل PET، نأمل أن يساهم عملنا على نطاق أوسع في التقدم في تقنيات إعادة تدوير البلاستيك”.
يعد هذا البحث جزءًا من جهود أوسع لمعالجة تعقيد تقنيات البوليمر القابلة للتحلل الحيوي الناتجة عن اختلاف قابليتها للتحلل الحيوي على الأرض وفي البحر. من خلال معرفة المزيد حول ما يتحكم في قابلية التحلل الحيوي في بيئات مختلفة، يأمل العلماء في تطوير البوليمرات الأكثر ملاءمة للبيئات التي يتم استخدامها فيها، وتلك التي قد ينتهي بها الأمر فيها بعد الاستخدام.
