Crv bez usta i crijeva razgrađuje bioplastiku — i nije jedini

Crv bez usta i crijeva razgrađuje bioplastiku — i nije jedini Malen je oko dva centimetra, nema usta, nema crijeva i nema klasičan probavni sustav. Ipak, upravo je neobični morski crv Olavius algarvensis pomogao znanstvenicima otkriti nešto što mijenja dosadašnje razumijevanje prirodne bioplastike. Istraživači s Max Planck Instituta za morsku mikrobiologiju u Bremenu otkrili su da ovaj crv ima enzim sposoban razgraditi prirodne polimere poznate kao PHA. Još veće iznenađenje uslijedilo je kada su isti tip enzima počeli tražiti kod drugih životinja. Pronašli su ga u više od 66 vrsta iz devet različitih evolucijskih koljena. Plastika koju je priroda napravila puno prije nas PHA je kratica za polihidroksialkanoate. Riječ je o prirodnim polimerima koje brojne bakterije i arheje proizvode unutar svojih stanica kao zalihu ugljika i energije. Kada mikroorganizam ima više energije nego što mu trenutačno treba, dio viška može spremiti u obliku PHA granula. U kemijskom smislu riječ je o polimerima s plastičnim svojstvima, zbog čega se danas koriste i za proizvodnju komercijalne biorazgradive plastike. Desetljećima se smatralo da te prirodne polimere uglavnom razgrađuju upravo mikroorganizmi. Nova studija pokazuje da priča nije tako jednostavna. Crv koji je izgubio probavni sustav Olavius algarvensis živi zakopan u morskom sedimentu ispod livada morske trave u Sredozemlju. Tijekom evolucije toliko je postao ovisan o bakterijama koje žive neposredno ispod njegove kože da je izgubio usta, crijeva i organe za izlučivanje. Bakterije mu osiguravaju hranu i pomažu u recikliranju otpada. Jedan od njegovih bakterijskih partnera pritom pohranjuje velike količine ugljika upravo kao PHA. Istraživači su zato postavili jednostavno pitanje: ako crv probavlja te bakterije, može li nekako doći i do energije zaključane u njihovoj “bioplastici”? Odgovor je bio potvrdan. Enzim je bio točno ondje gdje je trebao biti Tim je u crvu pronašao enzim sposoban razgraditi PHA na manje molekule koje životinja može koristiti. Visokorezolucijske snimke pokazale su nešto posebno važno: enzim se proizvodi upravo u području u kojem crv razgrađuje svoje bakterijske simbionte. To sugerira da Olavius algarvensis ne dobiva samo ostale hranjive tvari iz bakterija, nego može iskoristiti i njihovu zalihu PHA. No znanstvenici tada nisu stali. Više od 66 životinjskih vrsta Pretraživanjem genoma diljem životinjskog carstva istraživači su pronašli srodne enzime kod više od 66 vrsta iz devet različitih koljena. Među njima se nalaze vrlo udaljene skupine životinja, uključujući morske organizme, gujavice, spužve i skokune. Sama prisutnost sličnog gena još ne znači nužno da enzim doista obavlja istu funkciju, pa je tim dio rezultata provjerio u laboratoriju. Enzimi dobiveni iz spužve, gujavice i skokuna također su uspjeli razgraditi mikrobni PHA. To pokazuje da sposobnost nije ograničena na jedan neobičan morski crv. Životinje možda to rade stotinama milijuna godina Raširenost srodnih enzima kroz vrlo udaljene grane životinjskog stabla života navela je autore na zanimljiv zaključak. Maggie Sogin, jedna od autorica studije, smatra da su životinje vjerojatno koristile prirodnu bioplastiku kao izvor hrane stotinama milijuna godina. To nije izravno datiranje nekog fosilnog dokaza, nego evolucijska interpretacija raširenosti pronađene sposobnosti. Drugim riječima, mi smo možda tek sada otkrili biološki proces koji u prirodi postoji gotovo nezamislivo dugo. Ovo nije crv koji može pojesti PET bocu. Studija ne pokazuje da Olavius algarvensis, gujavice ili spužve mogu pojesti PET bocu, polietilensku vrećicu ili drugi konvencionalni plastični otpad. PHA je sasvim drugačija vrsta materijala. Riječ je o prirodnom polimeru koji je evoluirao unutar živih sustava i biološki je razgradiv. U ovom slučaju radi se o prirodnoj PHA bioplastici. Zašto je PHA zanimljiv ljudima? PHA se već industrijski proizvodi uz pomoć bakterija. Mikroorganizmi se uzgajaju u velikim spremnicima i hrane izvorima ugljika poput šećera, škroba ili biljnih ulja. Nakon što akumuliraju PHA, polimer se može izdvojiti i pretvoriti u materijal nalik plastici. Danas se PHA koristi ili istražuje za ambalažu, higijenske proizvode, poljoprivredu, medicinske materijale, sustave za dostavu lijekova te resorptivne šavove i implantate. Njegova najveća prednost je biološki ciklus: mikroorganizmi ga proizvode, a prirodni procesi mogu ga ponovno razgraditi. Nova studija pokazuje da u tom ciklusu možda sudjeluje mnogo više životinja nego što smo mislili. Nije rješenje za sav plastični otpad Rezultat zato ne znači da smo upravo pronašli životinje koje mogu očistiti oceane od plastike. Istraživači još ne znaju koliko je ovaj proces važan u prirodnim ekosustavima, koliko brzo se odvija niti koliko doprinosi ukupnom kruženju ugljika. Ali otkriće daje važan trag. Ako priroda već ima materijal koji mikroorganizmi proizvode, životinje koriste i biološki sustavi mogu potpuno razgraditi, možda ne moramo svaki budući materijal projektirati potpuno od nule. Ponekad je najkorisniji recept već postojao puno prije nas.