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, prezentată în publicația SciTechDaily, ar putea oferi indicii despre o eventuală legătură între procesul de degradare a plasticului și rezistența bacteriilor la antibiotice. Enzima a primit porecla de „Pac-Man” datorită formei centrului său activ, care amintește de personajul cunoscut pentru modul în care consumă obiectele.
Biologii Harry Lerner și David Schleheck au realizat studiul prin analiza capacității comunităților microbiene de a descompune poliesterii alifatici cu lanț lung, numiți LCAP. Pentru a observa procesul în condiții naturale, cercetătorii au îngropat fragmente de folie din bioplastic LCAP la o adâncime de aproximativ 10 centimetri în stratul de sol bogat în humus din grădina botanică a universității. Probele au fost monitorizate timp de un an pentru a evalua activitatea microbiană și descompunerea materialelor.
Experimentele de laborator au demonstrat că enzima poate descompune și penicilina, un antibiotic din clasa beta-lactaminelor. Această capacitate ridică întrebări despre rolul mecanismelor microbiene în interacțiunea bacteriilor cu antibioticele, deși rezultatele nu demonstrează direct că degradarea plasticului provoacă rezistența bacteriană. Cercetătorii au observat că enzima funcționează ca o depolimerază, descompunând polimerii în molecule mai mici, ceea ce permite microorganismelor să pătrundă în grosimea foliei de plastic.
Rezultatele experimentului au evidențiat diferențe majore între diversele materiale testate de echipa de cercetare. În timp ce toate materialele din bioplastic s-au descompus complet în interval de 250–330 de zile, celuloza s-a degradat în circa 80 de zile. În contrast, polietilena de înaltă densitate (HDPE) aproape că nu a prezentat semne de degradare, confirmând faptul că unele materiale plastice convenționale persistă mult mai mult timp în mediul natural față de bioplasticele specifice.
Analiza efectuată prin microscop electronic a scos la iveală mici perforații în fragmentele de folie LCAP recuperate din sol. Dimensiunile și forma acestor găuri corespundeau celulelor bacteriene individuale, susținând ipoteza că suprafața bacteriilor este acoperită cu enzime care permit microorganismelor să își croiască drum în interiorul materialului. Această observație este esențială pentru înțelegerea modului în care microorganismele interacționează cu materialele sintetice și pentru dezvoltarea viitoare a unor metode biologice de tratare a deșeurilor.
Problema acumulării deșeurilor plastice este una globală, deoarece materialele sintetice se fragmentează în particule de microplastic și nanoplastic în oceane. Deoarece organismelor vii le este dificil să descompună rapid acești polimeri, microorganismele colonizează suprafața acestora, formând ecosisteme numite „plastisferă”. Această incapacitate de degradare naturală contribuie la persistarea poluării și la efectele nocive asupra mediului și sănătății umane pe termen lung.