（ヴィッキー・スミス/ゲッティイメージズ） 牛の胃から釣り上げられた微生物は、炭酸飲料のボトル、食品包装、合成繊維に使用されるポリエチレン テレフタレート (PET) など、特定の種類のプラスチックをむさぼり食う可能性があります。
科学者たちは、反芻動物の最大の区画である反芻胃から引き出された液体の中にこれらの微生物を発見しました お腹 ;反芻動物には、牛や羊などのひづめのある動物が含まれます。これらの動物は、微生物に依存して、粗雑な植物の食事を分解するのを助けます.
第一胃は、これらの微生物のインキュベーターとして機能し、牛や他の反芻動物が消費した食物を消化または発酵します。 ミネソタ大学 .
研究者たちは、牛の反芻胃に潜んでいる一部の微生物が、いわゆるエステル基によって構成分子が結合された物質であるポリエステルを消化できるはずではないかと考えました。
これは、牛が草食性であるため、クチンと呼ばれる植物が生成する天然のポリエステルを消費するためです。合成ポリエステルである PET は、この天然物質と同様の化学構造を共有しています。
クチンはクチクラ、つまり植物細胞壁のワックス状の外層の大部分を占めており、例えばトマトやリンゴの皮に豊富に含まれていると、責任著者で自然大学の上級科学者である Doris Ribitsch 氏は述べています。ウィーンの資源と生命科学。
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「菌類やバクテリアがそのような果物に侵入したいとき、彼らは生産しています 酵素 このクチンを切断するか、物質内の化学結合を分割することができる」と Ribitsch は Live Science に語った.
具体的には、クチナーゼと呼ばれる酵素のクラスがクチンを加水分解できます。つまり、水分子が物質をビットに分解する化学反応を活性化します。
Ribitschと彼女の同僚は、過去に微生物からそのような酵素を分離し、牛が同様のポリエステルをむさぼり食う虫の供給源である可能性があることに気付きました.
「これらの動物は多くの植物材料を消費して分解しているため、そのような微生物が牛の胃に住んでいる可能性が非常に高い.
実際、彼らの新しい研究では、金曜日 (7 月 2 日) にジャーナルに掲載されました。 バイオエンジニアリングとバイオテクノロジーの最前線 、研究者は、牛の第一胃からの微生物がPETだけでなく他の2つの プラスチック – 堆肥化可能なビニール袋に使用されるポリブチレン アジペート テレフタレート (PBAT)、および再生可能な植物由来の材料から作られたポリエチレン フラノエート (PEF)。
これらのルーメンを媒介する微生物がどれだけプラスチックを食べられるかを評価するために、研究チームは各タイプのプラスチックをルーメン液で 1 ～ 3 日間インキュベートしました。次に、プラスチックから放出された副産物を測定して、虫が材料を構成部品に分解したかどうか、およびどの程度分解したかを判断できます。
ルーメン液は PEF を最も効率的に分解しましたが、3 種類のプラスチックすべてを分解したと研究チームは報告しています。
次に、チームはサンプリングを行いました DNA ルーメン液から、どの特定の微生物がプラスチックの分解に関与している可能性があるかを知るために. DNA の約 98% は、 バクテリア 王国、最も優勢な属は シュードモナス ジャーナルのレポートによると、そのうちのいくつかの種は過去にプラスチックを分解することが示されています 応用微生物学およびバイオテクノロジー そしてその 危険物ジャーナル .
属の細菌 アシネトバクター 2017 年のレポートによると、この属内のいくつかの種は合成ポリエステルを分解することが示されています。 農業食品化学ジャーナル .
今後、リビッチと彼女のチームは、ルーメン液中のプラスチックを食べるバクテリアを完全に特徴付け、バクテリアがプラスチックを分解するためにどの特定の酵素を使用するかを決定したいと考えています.
リサイクルに役立つ可能性のある酵素を特定できれば、それらの酵素を大量に生産する微生物を遺伝子操作することができ、その微生物を牛の胃から直接採取する必要はありません。
このようにして、工業規模で使用するための酵素を簡単かつ安価に製造することができる、と Ribitsch は述べた。
その意味で、リビッチと彼女のチームは、繊維材料がさまざまな酵素に順番にさらされるリサイクル方法の特許をすでに取得しています。チームは、以前の研究でこれらの酵素を特定しました。
酵素の最初のバッチは素材の布の繊維を侵食し、次の酵素のバッチは特定のポリエステルを攻撃します。これが機能するのは、各酵素が非常に特定の化学構造を標的とするため、遭遇した物質だけを分解するわけではない.
このようにして、複数の材料を含むテキスタイルは、最初に構成要素に分離することなくリサイクルできるとリビッチは説明しました。
新しい研究によると、ウシの第一胃は、この種の有用な酵素を発見する別の環境を表している可能性がありますが、そのような酵素は自然の多くの場所で発生します、とマニトバ大学生物システム工学部の分子生物学者および生物工学者であるデビッド・レビンは述べました研究に参加していない人。
たとえば、PET を消費できることが判明した最初の細菌は、 イデオネラ・サカイエンシス 、酒の発酵に関与する種である、とレビンは言った。特定の海洋生物は、陸上植物に感染するさまざまな菌類と同様に、プラスチックを分解できるクチナーゼを分泌する、と彼は指摘した。
これまでのところ、科学者たちは PET や PBAT や PEF などの生分解性プラスチックを分解する、プラスチックを食べる酵素を見つけることができましたが、今、本当の課題は、より厄介なプラスチック製品を分解する酵素を見つけることにある、と Levin 氏は言います。
たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチックは、大部分が炭素原子間の強力な結合で構成されており、この構造により、酵素が分子をつかんで加水分解を開始する能力が制限される、と Ribitsch 氏は述べています。
そのため、科学者はすでに PET を分解する酵素を発見し、特性を明らかにし、商品化していますが、研究者はまだポリエチレンとポリプロピレンを処理できる微生物を探していると Levin 氏は述べています。
レビンと彼の研究室は、この分野でいくつかの有望な候補を特定しましたが、彼らはまだバグのプラスチックを食べる力を最大化する方法を考え出しています.
リビッチ氏は、彼女のチームはポリエチレンを消費する微生物にも注意を払っており、この微生物が牛の胃に潜んでいる可能性があるのではないかと考えている.
「ルーメン液のように、このような巨大な群集で、ポリプロピレンとポリエチレンを分解する酵素を見つけることができるかもしれません」と彼女は言いました.
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