Het leven vindt altijd een weg: microben over de hele wereld evolueren om plastic te eten

Volgens een nieuw onderzoek evolueren microben over de hele wereld om plastic te eten. De studie is de eerste grootschalige wereldwijde beoordeling van het plasticafbrekende vermogen van bacteriën. De onderzoekers scanden meer dan 200 miljoen genen die werden gevonden in DNA-monsters uit de oceanen maar ook in de bodem op land en ze vonden 30.000 verschillende enzymen die 10 verschillende soorten plastic konden afbreken.

Elk jaar worden er miljoenen tonnen plastic in het milieu gedumpt en de vervuiling doordringt nu de hele planeet, van de top van de Mount Everest tot de diepste oceanen. Het terugdringen van het gebruik van plastic is van levensbelang, net als de juiste inzameling en verwerking van afval. Maar veel kunststoffen zijn momenteel moeilijk af te breken en te recycleren. Door enzymen te gebruiken om kunststoffen snel af te breken tot hun bouwstenen, zouden nieuwe producten kunnen worden gemaakt van oude, waardoor de noodzaak voor de productie van nieuw plastic wordt verminderd. En dit nieuwe onderzoek levert veel nieuwe enzymen op die daarbij kunnen helpen.

De explosie van de plasticproductie in de afgelopen 70 jaar, van 2 miljoen ton naar 380 miljoen ton per jaar, blijkt microben de tijd te hebben gegeven om te evolueren om met plastic om te gaan, volgens de onderzoekers. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Microbial Ecology, begon met het samenstellen van een dataset van 95 microbiële enzymen waarvan al bekend is dat ze plastic afbreken, vaak aangetroffen in bacteriën op vuilnisbelten en soortgelijke plaatsen vol plastic.

30.000 enzymen

Het team zocht vervolgens naar vergelijkbare enzymen in omgevings-DNA-monsters die werden genomen door andere onderzoekers van 236 verschillende locaties over de hele wereld. Belangrijk is dat de onderzoekers potentiële valse positieven uitsloten door de enzymen die aanvankelijk werden geïdentificeerd te vergelijken met enzymen uit de menselijke darm, waarvan niet bekend is dat ze plastic afbrekende enzymen bevatten.

Ongeveer 12.000 van de nieuwe enzymen werden gevonden in oceaanmonsters, genomen op 67 locaties en op drie verschillende diepten. De resultaten toonden consistent hogere niveaus van afbrekende enzymen op diepere niveaus, overeenkomend met de hogere niveaus van plasticvervuiling waarvan bekend is dat ze op lagere diepten voorkomen.

De bodemmonsters werden genomen op 169 locaties in 38 landen en 11 verschillende habitats en bevatten 18.000 plasticafbrekende enzymen. Het is bekend dat de bodem meer plastic met ftalaatadditieven bevat dan de oceanen en de onderzoekers vonden meer enzymen die deze chemicaliën aantasten in de landmonsters. Ftalaten worden onder meer gebruikt bij het vervaardigen van drukinkten, lijmen, geparfumeerde producten en parfums, en als weekmakers voor plastics, zoals pvc.

Wat nu moet gebeuren

Bijna 60 procent van de nieuwe enzymen pasten niet in bekende enzymklassen, wat suggereert dat deze moleculen plastic afbreken op manieren die voorheen onbekend waren. De volgende stap is nu om de meest veelbelovende enzymkandidaten in het laboratorium te testen om hun eigenschappen en de snelheid van afbraak die ze kunnen bereiken nauwkeurig te onderzoeken. Van daaruit zou je microbiële gemeenschappen kunnen ontwikkelen met gerichte afbraakfuncties voor specifieke polymeertypen.

De eerste microbe die plastic eet, werd ontdekt in een Japanse afvalstortplaats in 2016. Wetenschappers hebben ze in 2018 aangepast om meer te weten te komen over hoe ze evolueerde, maar creëerden per ongeluk een enzym dat nog beter was in het afbreken van plastic flessen. Verdere aanpassingen in 2020 hebben de snelheid van degradatie verzesvoudigd. Een ander gemuteerd enzym werd in 2020 gemaakt door het bedrijf Carbios. Het breekt plastic flessen binnen enkele uren af voor recycling. Duitse wetenschappers hebben ook een bacterie ontdekt die zich voedt met het giftige plastic polyurethaan, dat meestal op stortplaatsen wordt gedumpt.

Meer
Markten
Mijn Volglijst
Markten
BEL20