O echipă de cercetători de la Universitatea din Konstanz, din Germania, a identificat o enzimă microbiană capabilă să descompună anumite tipuri de poliesteri și bioplastice. Această descoperire, care ar putea deschide noi perspective în gestionarea deșeurilor, a fost prezentată în cadrul unui articol relatat de publicația de specialitate SciTechDaily. Enzima identificată are un centru activ cu o formă largă, motiv pentru care cercetătorii i-au atribuit porecla de „Pac-Man”, în referință la personajul cunoscut din jocurile video.
Biologii Harry Lerner și David Schleheck au realizat această identificare în timpul studiului asupra capacității comunităților microbiene de a descompune poliesterii alifatici cu lanț lung, numiți LCAP. Pentru a observa procesul în condiții naturale, echipa a îngropat fragmente de folie din acest tip de bioplastic în stratul superior de sol al unei zone împădurite din grădina botanică a universității, la o adâncime de aproximativ 10 centimetri. Probele au fost lăsate în sol timp de un an, fără a fi perturbate, pentru a monitoriza activitatea microbiană.
Experimentele de laborator au demonstrat că toate materialele din bioplastic utilizate în studiu s-au descompus complet într-un interval de 250–330 de zile. În comparație, celuloza s-a descompus în aproximativ 80 de zile, în timp ce polietilena de înaltă densitate (HDPE) aproape că nu a prezentat semne de degradare. Rezultatele subliniază că viteza de descompunere a materialelor plastice depinde în mod crucial de compoziția acestora și de condițiile de mediu în care sunt expuse.
O componentă surprinzătoare a cercetării este faptul că enzima poate descompune și penicilina, un antibiotic din clasa beta-lactaminelor. Această capacitate ridică întrebări despre o posibilă legătură între mecanismele microbiene implicate în degradarea plasticului și cele care permit rezistența la antibiotice. Deși rezultatele nu demonstrează direct că degradarea plasticului provoacă rezistența bacteriană, cercetătorii consideră că este necesară o investigație suplimentară pentru a stabili dacă există o conexiune directă între cele două procese.
Analiza efectuată prin microscop electronic pe fragmentele de folie LCAP a scos la iveală mici perforații, a căror dimensiuni și formă corespundeau celulelor bacteriene individuale. Harry Lerner a explicat faptul că bacteriile folosesc enzime depolimeraze pentru a descompune polimerii în molecule mai mici, permițându-le astfel să pătrundă în grosimea materialului. Această observație a ajutat echipa să formuleze o ipoteză privind mecanismul de degradare prin care microorganismele își „croiesc drum” prin structura plasticului.
Problema acumulării deșeurilor plastice este una globală, deșeurile fragmentându-se în particule de microplastic și nanoplastic în oceane. Aceste materiale sintetice persistă în mediu deoarece structura polimerilor moderni nu se potrivește cu enzimele pe care bacteriile le produc în mod natural. Înțelegerea modului în care microorganismele interacționează cu materialele sintetice ar putea ajuta, pe termen lung, la dezvoltarea unor metode biologice de tratare a deșeurilor la scară industrială.