과학자들이 실수로 플라스틱을 먹는 효소를 만들다

과학자들은 완전히 우연히 플라스틱 음료수 병을 분해하는 돌연변이 효소를 만들었습니다. 이 돌파구는 세계 플라스틱 오염 위기를 해결하는 데 도움이 될 수 있으며 병을 처음으로 완전히 재활용할 수 있습니다.

우연한 발견

새로운 연구는 2016년 일본의 쓰레기 처리장에서 플라스틱을 먹도록 자연적으로 진화한 최초의 박테리아가 발견되면서 박차를 가했습니다. 과학자들은 이제 곤충이 생산하는 중요한 효소의 상세한 구조를 밝혀냈습니다.

그런 다음 국제 팀은 효소가 어떻게 진화했는지 확인하기 위해 효소를 조정했지만 테스트 결과 분자가 음료수 병에 사용되는 PET 플라스틱(폴리에틸렌 테레프탈레이트)을 더 잘 분해하는 것으로 나타났습니다. "실제로 효과가 있었던 것은 우리가 효소를 개선했다는 것인데, 이는 약간의 충격이었습니다."선생님이 말했다 존 맥기 한때문에 포츠머스 대학교, 조사를 주도한 영국에서. “대단하고 진정한 발견입니다.”

변이된 효소가 플라스틱을 분해하기 시작하는 데 며칠이 걸립니다. 바다에서 제품을 가져가는 것보다 훨씬 빠릅니다. 그러나 연구원들은 이것이 더 가속화되어 실행 가능한 대규모 프로세스가 될 수 있다고 낙관하고 있습니다.

"우리가 희망하는 것은 이 효소를 사용하여 플라스틱을 원래의 구성 요소로 되돌려 말 그대로 플라스틱으로 다시 재활용할 수 있도록 하는 것입니다."맥기한이 말했다. "그것은 우리가 더 많은 석유를 파낼 필요가 없다는 것을 의미하며 근본적으로 환경에서 플라스틱의 양을 줄입니다."

세상에서 플라스틱 줄이기

전 세계적으로 매분 약 1만 개의 플라스틱 병이 판매되고 있으며 14%만 재활용되어 많은 플라스틱 병이 바다로 흘러 들어가 가장 먼 부분까지 오염시켜 해양 생물과 잠재적으로 해산물을 먹는 사람들에게 해를 끼칩니다. . “분해에 매우 강합니다. 이 이미지 중 일부는 끔찍합니다.”맥기한이 말했다. "조금 너무 잘 만들어진 훌륭한 재료 중 하나입니다."

그러나 현재 재활용되는 병도 의류나 카페트용 불투명 섬유로만 전환될 수 있습니다. 새로운 효소는 투명한 플라스틱 병을 다시 투명한 플라스틱 병으로 재활용하여 새로운 플라스틱을 생산할 필요성을 줄일 수 있는 방법을 가리킵니다.

"기름값이 싸니까 버진 PET가 싸다는 사실에 항상 반대하시는군요."맥기한이 말했다. “제조업체가 재활용을 시도하기보다 이러한 물질을 더 많이 생성하는 것은 매우 쉽습니다. 하지만 여기에는 공공 동인이 있다고 생각합니다. 인식이 너무 많이 바뀌어서 기업들이 이것을 어떻게 적절하게 재활용할 수 있는지 알아보기 시작했습니다.”

저널에 발표된 새로운 연구 국립과학원 회보, 일본 곤충이 생산하는 효소의 정확한 구조를 결정하는 것으로 시작되었습니다. 팀은 다음을 사용했습니다. 다이아몬드 광원, 닫기 옥스퍼드, 영국, 태양보다 10억 배 더 밝고 개별 원자를 드러낼 수 있는 강렬한 X선 빔.

효소의 구조는 많은 박테리아가 식물 보호 코팅으로 사용되는 천연 고분자인 큐틴을 분해하기 위해 개발한 구조와 매우 유사해 보였습니다. 그러나 팀이 이 연결을 탐색하기 위해 효소를 조작했을 때 우연히 PET를 먹는 능력이 향상되었습니다.

"소소한 개선입니다. 20% 향상되었지만 그게 요점이 아닙니다."맥기한이 말했다. “효소가 아직 최적화되지 않았다는 것을 알려주기 때문에 놀랍습니다. 그것은 우리에게 수년 동안 다른 효소를 개발하는 데 사용된 모든 기술을 가지고 초고속 효소를 만들 수 있는 여지를 줍니다.”

산업용 효소의 힘

산업용 효소는 예를 들어 세제 및 바이오 연료 생산에 널리 사용됩니다. 그들은 몇 년 안에 최대 1.000배 더 빠르게 작동하도록 설계되었으며, 이는 McGeehan이 플라스틱 먹는 효소에 대해 예측하는 것과 동일한 시간입니다.

탐색 중인 가능한 개선 사항은 돌연변이 효소를 세포에 이식하는 것입니다. "극한 박테리아" PET는 유리질 상태에서 점성 상태로 바뀌어 열화 속도가 70~10배 빨라지는 100C 이상의 온도에서도 견딜 수 있습니다.

이전 연구에서는 일부 곰팡이가 전 세계 플라스틱 생산의 약 20%를 차지하는 PET 플라스틱을 분해할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 박테리아는 산업용으로 활용하기가 훨씬 쉽습니다.

다른 유형의 플라스틱은 현재 환경에서 번성하는 박테리아에 의해 분해될 수 있다고 McGeehan은 말했습니다. "사람들은 지금 열심히 찾고 있습니다." PET는 바닷물에 가라앉지만 일부 과학자들은 플라스틱을 먹는 곤충이 언젠가는 물에 뿌려질 수 있다고 추측했습니다.

"나는 [새로운 연구]가 사회의 증가하는 폐기물 문제를 돕기 위해 효소 기술을 사용할 수 있는 강력한 잠재력이 있음을 보여주는 매우 흥미로운 작업이라고 생각합니다.", 그는 말했다 올리버 존스, 화학자 멜버른의 RMIT 대학, 호주, 그룹의 일부가 아닙니다. 연구팀.

“효소는 독성이 없고 생분해되며 미생물에 의해 대량으로 생산될 수 있습니다.”, 그는 말했다. “많은 양의 플라스틱을 효소로 재활용하려면 아직 갈 길이 멀고, 애초에 생산되는 플라스틱의 양을 줄이는 것이 더 나을 수도 있습니다. [그러나] 이것은 확실히 긍정적인 방향으로 나아가는 단계입니다.”