Vi khuẩn tiến hóa để phân hủy nhựa

Theo dõi vi.blogtamsu.com trên

Cách đây 5 năm, trong quá trình khai quật đất và bùn xung quanh một trung tâm tái chế nhựa ở Nhật Bản, các nhà khoa học đã phát hiện ra một loại vi khuẩn đang ăn vật liệu có đóng gói bằng nhựa Polyetylen terephtalat (PET). Vi khuẩn có thể thực hiện quá trình này nhờ sự trợ giúp của một cặp enzym tiến hóa.

Mới đây, một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng, các enzym phân hủy nhựa như vậy đang gia tăng về số lượng và sự đa dạng. Qua đó, nhằm đối phó với tình trạng ô nhiễm nhựa trên khắp thế giới.

Kể từ khi quan sát hiện tượng này ở Nhật Bản vào năm 2016, các nhà khoa học đã nhận thấy một số điều thú vị khác. Nhóm nghiên cứu hy vọng, việc khai quật những enzym cho phép vi khuẩn nhanh chóng biến nhựa PET thành thứ lành tính với môi trường. Từ đó, khiến nhựa trở thành các phiên bản hiệu quả hơn có thể được chế tạo trong phòng thí nghiệm để trở thành vũ khí mới trong cuộc chiến chống ô nhiễm.

Vào năm 2018, các nhà khoa học Mỹ đã dựa trên nghiên cứu này để tạo ra một loại enzym được thiết kế để tiêu thụ nhựa với hiệu suất cao hơn khoảng 20%. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phiên bản thậm chí tiên tiến hơn vào năm 2020. Họ mô tả đó là một siêu enzym, có thể tiêu thụ chất thải nhựa với tốc độ gấp sáu lần.

Một loạt các enzym có khả năng tương tự đã được phát hiện. Nghiên cứu mới đây của nhóm các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) cho thấy, hiện tượng enzym tiêu thụ nhựa đang phổ biến. Các nhà nghiên cứu đã phân tích các mẫu ADN môi trường có nguồn gốc từ hàng trăm khu vực trên cạn và đại dương ở khắp thế giới. Họ sử dụng mô hình máy tính để sàng lọc. Từ đó, phát hiện các enzym vi sinh vật có khả năng phân hủy nhựa.

Kết quả cho thấy, có tổng cộng 30.000 enzym sở hữu khả năng phân hủy 10 loại nhựa thông thường. Sau đó, các nhà khoa học tham khảo chéo với dữ liệu chính thức về nồng độ ô nhiễm nhựa ở các quốc gia và đại dương khác nhau. Một số địa điểm có lượng enzym cao nhất là những khu vực bị ô nhiễm nặng nhất, như biển Địa Trung Hải và Nam Thái Bình Dương.

“Sử dụng các mô hình của mình, chúng tôi đã tìm thấy nhiều bằng chứng cho thấy, tiềm năng phân hủy nhựa của hệ vi sinh vật toàn cầu tương quan chặt chẽ với các phép đo về ô nhiễm nhựa môi trường. Đây là một minh chứng quan trọng về cách môi trường đang phản ứng với những áp lực mà chúng ta gây ra”, tác giả nghiên cứu Aleksej Zelezniak cho biết.

Các enzym được ghi nhận phân bố rộng rãi khắp các địa điểm ở đại dương và trên cạn. Nhóm nghiên cứu phát hiện nồng độ cao hơn của những enzym phân hủy nhựa ở các tầng sâu hơn trong đại dương. Điều đó cho thấy mối liên hệ với nồng độ vi nhựa cao hơn ở các độ sâu này.

Tương tự, các mẫu đất được phát hiện có chứa nhiều hợp chất phụ gia nhựa gốc phthalate hơn, cùng với các enzym được biết là có khả năng phân hủy chúng. Điều đó cho thấy, có mối liên hệ giữa hai chất này.

“Hiện tại, còn rất ít thông tin về các enzym phân hủy nhựa này. Chúng tôi không ngờ có thể tìm thấy một số lượng lớn chúng trên nhiều loại vi khuẩn và môi trường sống khác nhau”, ông Jan Zrimec – đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra những enzym “hứa hẹn nhất” trong phòng thí nghiệm. Từ đó, hiểu thêm về các đặc tính cũng như tốc độ phân hủy nhựa mà các enzym này có thể đạt được.