Գիտնականները ոգեշնչվել են Pac-Man- ից և հորինել պլաստմասե «կոկտեյլ», որը կարող է օգնել վերացնել պլաստիկ թափոնները:
Այն բաղկացած է երկու ֆերմենտներից ՝ PETase և MHETase, որոնք արտադրվում են Ideonella sakaiensis կոչվող մանրէներից, որոնք սնվում են պլաստիկ շշերով:
Ի տարբերություն բնական դեգրադացիայի, որը տևում է հարյուրավոր տարիներ, այս սուպեր ֆերմենտը կարող է մի քանի օրվա ընթացքում պլաստմասը վերածել իր սկզբնական «բաղադրիչների»:
Այս երկու ֆերմենտները միասին են աշխատում, ինչպես խորտիկ գնդակի վրա ծամում են «երկու լարային կապակցված Pac-Man»:
Այս նոր սուպեր ֆերմենտը պլաստիկը մարսում է 6 անգամ ավելի արագ, քան 2018 թվականին հայտնաբերված բնօրինակ PETase ֆերմենտը:
Դրա թիրախը պոլիէթիլենե տերֆթալատն է (PET), ամենատարածված ջերմապլաստիկը, որն օգտագործվում է միանգամյա օգտագործման ըմպելիքների շշեր, հագուստ և գորգեր պատրաստելու համար, որոնց սովորաբար հարյուրավոր տարիներ են պահանջվում շրջակա միջավայրում քայքայվելու համար:
Պորտսմութի համալսարանի պրոֆեսոր Johnոն ՄաքԳիեհանը PA գործակալությանը հայտնեց, որ ներկայումս մենք այդ հիմնական ռեսուրսները ձեռք ենք բերում բրածո պաշարներից, ինչպիսիք են նավթն ու բնական գազը: Սա իսկապես անկայուն է:
«Բայց եթե մենք կարողանանք ֆերմենտներ ավելացնել պլաստիկ թափոններին, ապա այն կարող ենք քայքայել մի քանի օրվա ընթացքում»:
2018 թ.-ին պրոֆեսոր ՄաքԳիհանն ու իր թիմը պատահաբար հանդիպեցին PETase կոչվող ֆերմենտի փոփոխված տարբերակին, որը կարող է կոտրել պլաստմասը ընդամենը մի քանի օրվա ընթացքում:
Իրենց նոր ուսումնասիրության ընթացքում հետազոտական թիմը խառնեց PETase- ը մեկ այլ ֆերմենտի, որը կոչվում է MHETase, և պարզեց, որ «պլաստիկ շշերի մարսողությունը գրեթե կրկնապատկվել է»:
Հետո, հետազոտողները գենետիկ ինժեներիայով այս երկու ֆերմենտները լաբորատորիայում միմյանց կապելու համար օգտագործեցին, ճիշտ ինչպես «երկու Pac-Man- ը պարանով կապեն»:
«PETase- ը կփոշիացնի պլաստիկի մակերեսը, և MHETase- ը հետագայում կկտրի, այնպես որ տեսեք, արդյոք մենք կկարողանանք դրանք միասին օգտագործել ՝ բնության մեջ իրավիճակը ընդօրինակելու համար, դա բնական է թվում»: Պրոֆեսոր ՄաքԳիհանն ասաց.
«Մեր առաջին փորձը ցույց տվեց, որ նրանք միասին ավելի լավ են աշխատում, ուստի մենք որոշեցինք փորձել միացնել նրանց»:
«Մենք շատ ուրախ ենք տեսնել, որ մեր նոր քիմերային ֆերմենտը երեք անգամ ավելի արագ է, քան բնականորեն զարգացած մեկուսացված ֆերմենտը, ինչը նոր ուղիներ է բացում հետագա բարելավումների համար»:
Պրոֆեսոր ՄաքԳիհանն օգտագործեց նաև Diamond Light Source ՝ սինքրոտրոն, որը գտնվում է Օքսֆորդշիր քաղաքում: Որպես մանրադիտակ օգտագործում է հզոր ռենտգեն ՝ 10 միլիարդ անգամ ավելի պայծառ, քան արևը, որն այնքան ուժեղ է, որ կարողանա տեսնել առանձին ատոմներ:
Սա թույլ տվեց հետազոտական թիմին որոշել MHETase ֆերմենտի եռաչափ կառուցվածքը և նրանց տրամադրել մոլեկուլային նախագիծ ՝ սկսելու ավելի արագ ֆերմենտային համակարգի նախագծումը:
Բացի PET- ից, այս սուպեր ֆերմենտը կարող է օգտագործվել նաև PEF- ի (պոլիէթիլենային ֆուրանատ) համար `շաքարի հիմքով բիոպլաստ, որն օգտագործվում է գարեջրի շշերի համար, չնայած այն չի կարող քայքայել այլ տեսակի պլաստմասսա:
Ներկայումս թիմը ուղիներ է որոնում քայքայման գործընթացն էլ ավելի արագացնելու համար, որպեսզի տեխնոլոգիան օգտագործվի առևտրային նպատակներով:
«Որքան արագ ենք պատրաստում ֆերմենտներ, այնքան արագ ենք քայքայվում պլաստմասսան, և ավելի բարձր է դրա առևտրային կենսունակությունը», - ասաց պրոֆեսոր ՄաքԳիեհանը:
Այս հետազոտությունը հրապարակվել է Proceedings of the National Academy of Sciences ամսագրում:
