Животные едят биопластик на протяжении миллионов лет: доказано учеными
Микроорганизмы «изобрели» биопластик задолго до человека. Многие бактерии и археи накапливают запасы углерода и энергии в виде особых полимеров — полигидроксиалканоатов (PHA), которые хранятся внутри клеток как натуральный пластик.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Долгое время считалось, что разложить эти природные пластики способны только сами микробы. Однако новая работа специалистов Института морской микробиологии общества Макса Планка (Бремен) показывает: это не так. Ученые обнаружили, что широкий круг животных — от морских червей и губок до дождевых червей и почвенных беспозвоночных — обладает ферментами, способными расщеплять микробные PHA. Это открывает ранее неизвестный путь, по которому «законсервированный» микробами углерод попадает в пищевые сети животных.
Поводом для исследования стал необычный морской червь Olavius algarvensis. В отличие от большинства животных, у него нет ни рта, ни кишечника: он живет за счет симбиотических бактерий под кожей и переваривает их. «Один из бактериальных партнеров червя запасает огромные количества углерода в форме PHA, — рассказывает руководитель работы Николь Дюбилье. — Мы задумались, не выработал ли червь способ добраться до этого ценного энергетического резерва». Оказалось, да: в организме O. algarvensis нашли фермент, который расщепляет PHA на более мелкие молекулы, доступные для усвоения животным. Микроскопия высокого разрешения показала, что этот фермент производится именно там, где червь «переваривает» своих симбионтов, — значит, он целенаправленно «вскрывает» их запасы биопластика.
На этом сюрпризы не закончились. Когда ученые проанализировали геномы других животных, похожие ферменты обнаружились более чем у 66 видов из девяти разных типов — от губок до наземных беспозвоночных. Лабораторные опыты подтвердили: ферменты крайне далеких друг от друга видов, в том числе губок, дождевых червей и ногохвосток, тоже способны разлагать микробные PHA. «То, что началось как открытие у одного морского червя, оказалось широко распространенной способностью, присущей животным из самых разных ветвей древа жизни», — отмечает первый автор работы Каролин Цайдлер.
Интерес к PHA в последние годы растет не только у экологов, но и у инженеров: эти полимеры все активнее используют как сырье для биоразлагаемых пластиков. Промышленность выращивает бактерии в ферментерах, «кормит» их сахарами и маслами, вынуждая накапливать PHA, а затем извлекает полимер и превращает его в пленки, гранулы и изделия — от упаковки и агрогранул с удобрениями до медицинских швов и имплантов. PHA принадлежат к редким природным пластикам, которые разлагаются естественным путем без остатка.
До сих пор основное внимание уделяли тому, как такие материалы разрушают микробы. Новое исследование добавляет важный нюанс: многие водные и наземные животные тоже вооружены ферментами для переработки PHA. Это значит, что они могут не только ускорять разложение природного биопластика в почвах и водоемах, но и напрямую питаться запасами углерода в микробах, доступ к которым раньше считался закрытым.
«Наше исследование меняет представление о том, кто может использовать эти микробные резервы углерода, — подчеркивает соавтор работы, профессор Калифорнийского университета в Мерседе Мэгги Согин. — Животные, вероятно, питаются природным биопластиком уже сотни миллионов лет — просто мы заметили это лишь сейчас».
Пока ученые не знают, насколько такой путь распространен в экосистемах и каков его вклад в глобальный углеродный цикл, однако дальнейшие исследования, вероятно, дадут ответы на эти вопросы.
Ранее ученые создали биопластик из сахара: из него можно делать посуду и медицинские принадлежности.
экологияЖивотныеПоделиться
