Дружеская вечеринка ради экологии: групповая работа бактерий уничтожила стойкие частицы пластика

Три вида бактерий способны вместе расщеплять пластификатор из пластиковых отходов, хотя поодиночке ни один из них с этой задачей не справляется. Для пластика это не мелкая деталь, а редкий случай, когда микробы работают только в связке.

Как бактерии нашли общий язык

Исследователи из Центра экологических исследований им. Гельмгольца не стали искать редкую бактерию в экстремальных местах. Они проверили то, что уже росло у них в лаборатории: биоплёнку на полиуретановых трубках в биореакторе. В образец добавили диэтилфталат, или ДЭФ, — вещество, которое используют как пластификатор во многих видах пластика.

Через серию пересевов команда получила сообщество, которое за 24 часа при 30 °C полностью убирало ДЭФ из образцов. ДНК-анализ показал три вида: два штамма Pseudomonas — putida и fluorescens, а также ранее не описанный вид Microbacterium.

"Мы увидели, что один микроб здесь не тянет всю работу. Система начинает работать только тогда, когда бактерии делят между собой этапы разложения", — объяснил в беседе с Pravda.Ru микробиолог Николай Зуев.

Как устроено разложение ПАЭ

После выделения каждый из трёх видов проверили отдельно. Ни один не смог поглотить ДЭФ самостоятельно ни в одной из условий, которые тестировала команда. Зато вместе микробы справились с задачей.

Учёные показали, что Microbacterium расщепляет ДЭФ до молекул, которыми затем питаются Pseudomonas. Такой обмен называют перекрёстным питанием. Для этой системы нашли ферменты, которые раньше не были описаны.

Подобное взаимодействие известно для старых природных сообществ. Но для питания пластиком это редкость. Авторы исследования прямо указали, что речь идёт о совместной активности нескольких штаммов бактерий, а не об одном "чудо-организме".

"Здесь особенно интересна связка видов: один готовит субстрат для другого. Для микробного мира это привычный приём, но для пластика такой сценарий только начинает раскрываться", — отметил в беседе с Pravda.Ru учёный-химик Илья Сафронов.

Где у метода пределы

У системы есть и жёсткий предел. Когда концентрация ДЭФ поднималась почти до 1 грамма на литр, вещество начинало убивать микробы, а не кормить их. Это уже сигнал не только для лаборатории, но и для оценки того, как пластификатор ведёт себя в природе.

Команда также проверила, работает ли тот же консорциум с другими фталатами. Результат оказался сильнее ожидаемого: сообщество справлялось с диметилфталатом, дипропилфталатом и дибутилфталатом. При этом бактерии не смогли разложить полиэтилен и полипропилен, к которым часто добавляют такие вещества.

"Пока это не универсальный ответ на проблему пластика. Но для фталатных пластификаторов уже виден рабочий путь: не одна бактерия, а связка видов, каждый из которых делает свой шаг", — подчеркнул в беседе с Pravda.Ru биолог Виктор Андреев.

Авторы считают, что в основе такой способности лежат ферменты, которые у микробов появились раньше и работали с природными молекулами со сложноэфирными связями. Постоянное загрязнение фталатами, по их мнению, могло усилить отбор и подтолкнуть микробы к более узкой специализации.

Следующий шаг — проверить консорциум на реальных образцах сточных вод с микропластиком. Если система сработает там же, где и в лаборатории, её можно будет использовать для удаления ПАЭ из загрязнённой воды. Такой подход называют биоусилением: в среду вводят микроорганизмы, которые помогают ускорить нужный процесс.

При этом авторы не обещают универсального решения. Даже они допускают, что для борьбы со всеми распространёнными пластиковыми загрязнителями может понадобиться больше видов бактерий, чем три. В материале прямо сказано: для самых стойких соединений одной микробной команды может не хватить.

Тема пластика нередко сводится к поиску одного "спасителя". Но это исследование показывает другой маршрут: иногда работает не одиночный организм, а микробный ансамбль. Именно в таких связках и появляются решения, которых поодиночке бактерии дать не могут.

На практике это исследование особенно интересно для очистки сред, где накапливаются фталатные пластификаторы. Но его возможности не выходят за рамки конкретного класса соединений, и именно в этом сейчас главный предел технологии.

Ответы на популярные вопросы о разложении ПАЭ

Что такое ПАЭ в этой работе?

В статье речь идёт о фталатэфирах — пластификаторах, которые добавляют в пластик для гибкости. Они могут вымываться в окружающую среду и попадать в воду и почву.

Почему бактерии не справились поодиночке?

Каждый вид умеет только часть пути. Один расщепляет вещество до промежуточных молекул, другой уже использует их как пищу. Без такой связки процесс останавливается.

Можно ли уже очищать сточные воды этим способом?

Пока это лабораторный результат. Следующий этап — проверка на реальных образцах сточных вод с микропластиком.

Это решение поможет убрать весь пластик?

Нет. Речь идёт только о ПАЭ и близких фталатах. Полиэтилен и полипропилен эта бактериальная система не разрушает.

Читайте также

• Мировой океан вздохнет свободно: лазерная технология лишила опреснение ядовитого шлейфа
• Перевод мошенникам больше не будет личной бедой россиян: власти готовят новый механизм возврата
• Громоздкие лидары ушли в прошлое: чип размером с ноготь видит мир чётко и стоит в сотню раз дешевле
• Болезни станут исправлять в ДНК как опечатку? Новый метод ремонта генов нашли в Колумбии