Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κονστάνζ στη Γερμανία εντόπισαν σε δασικό έδαφος ένα νέο βακτηριακό ένζυμο, το οποίο έχει την ικανότητα να καταβροχθίζει ορισμένους πολυεστέρες και βιοπλαστικά, γεγονός που ώθησε την ομάδα να το ονομάσει «ένζυμο Pac-Man», λόγω της ιδιαίτερα ανοιχτής και επιθετικής ενεργού περιοχής του.

Η μεγάλη ανατροπή όμως ήρθε, όταν το ίδιο ακριβώς ένζυμο μπορεί να διασπά και την πενικιλίνη, αποδεικνύοντας ότι η προσπάθεια των μικροοργανισμών να προσαρμοστούν στα ανθρώπινα συνθετικά σκουπίδια, τους βοηθά παράλληλα να αναπτύσσουν ακραία ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά φάρμακα.

Οι επιστήμονες δεν κατασκεύασαν αυτό το ένζυμο στο εργαστήριο, αλλά το ανακάλυψαν να λειτουργεί ήδη στη φύση. Επειδή το παραδοσιακό πλαστικό είναι 100% ανθρώπινο δημιούργημα και εντελώς ξένο προς τον βιολογικό κόσμο, τα βακτήρια για δεκαετίες δεν διέθεταν τα κατάλληλα μεταβολικά εργαλεία για να το «χωνέψουν». Ωστόσο, η συσσώρευση εκατομμυρίων τόνων σκουπιδιών τα τελευταία 50 με 75 χρόνια δημιούργησε ένα νέο περιβάλλον, την «πλαστισφαίρα» (plastisphere). Μέσα σε αυτόν τον τεχνητό βιότοπο, τα βακτήρια του δάσους βρέθηκαν περικυκλωμένα από πλαστικά και προκειμένου να επιβιώσουν, χρησιμοποιώντας τα ως πηγή ενέργειας, αναγκάστηκαν να εξελιχθούν με απίστευτη ταχύτητα, τροποποιώντας τα δικά τους υπάρχοντα ένζυμα για να επιτεθούν στο νέο υλικό.

Η ερευνητική ομάδα, σε συνεργασία με τον χημικό Στέφαν Μέκινγκ, επιβεβαίωσε αυτή την προσαρμογή, θάβοντας μικρά κομμάτια φιλμ από το προηγμένο βιοπλαστικό LCAP (πολυεστέρες μακράς αλυσίδας) σε βάθος δέκα εκατοστών, στο χώμα του βοτανικού κήπου του πανεπιστημίου. Μετά από έναν χρόνο, η ηλεκτρονική μικροσκοπία αποκάλυψε ότι τα βιοπλαστικά είχαν διασπαστεί πλήρως μέσα σε 250 έως 330 ημέρες, εμφανίζοντας μικροσκοπικές οπές που αντιστοιχούσαν ακριβώς στο σχήμα μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων, την ίδια στιγμή που το παραδοσιακό, συμβατικό πλαστικό υψηλής πυκνότητας (HDPE) παρέμεινε εντελώς άθικτο. Αναζητώντας τον υπεύθυνο, οι επιστήμονες απομόνωσαν το γονίδιο του ενζύμου Pac-Man, το οποίο κωδικοποιεί μια ειδική εστεράση που συγκρατείται σταθερά στην επιφάνεια του βακτηρίου, επιτρέποντάς του να έρχεται σε απευθείας επαφή με το πλαστικό, καθώς το καταβροχθίζει.

Το πρόβλημα είναι ότι για να σπάσουν τη σκληρή χημική δομή του πλαστικού, τα βακτήρια έπρεπε να αναπτύξουν ένα εξαιρετικά ισχυρό βιοχημικό όπλο. Όταν οι επιστήμονες μελέτησαν αυτό το νέο φυσικό όπλο, κατάλαβαν ότι η τρισδιάστατη δομή του παρουσιάζει εκπληκτική ομοιότητα με τις β-λακταμάσες, τα διαβόητα δηλαδή βακτηριακά ένζυμα που χρησιμοποιούν τα μικρόβια στα νοσοκομεία για να εξουδετερώνουν τα αντιβιοτικά σπάζοντας τον χημικό τους δακτύλιο. Αυτή η διπλή βιοχημική λειτουργία αποδεικνύει ότι η ρύπανση που έχουμε προκαλέσει μέχρι σήμερα, αναγκάζει τη φύση να αμυνθεί με τρόπους που τελικά γυρίζουν μπούμερανγκ εναντίον μας, καθώς βοηθάμε άθελά μας τα μικρόβια να μετατραπούν σε «σούπερ-βακτήρια».

Η ανακάλυψη υπογραμμίζει ότι για την αντιμετώπιση του προβλήματος η ανθρωπότητα πρέπει να σχεδιάσει εξ αρχής υλικά που αποσυντίθενται φυσικά, ώστε να μην αναγκάζουμε τα φυσικά βακτήρια να μεταλλάσσονται σε επικίνδυνα σούπερ-μικρόβια για να τα αφομοιώσουν.

^{photo: Pixabay}