Microrganismi supereroi: i batteri mangia plastica

Il problema della plastica

Quante, sono le volte in cui sentiamo parlare del problema della plastica nel mondo? Quante, sono le volte in cui ci siamo chiesti, se esista un concreto impegno nella lotta all’inquinamento?

E’ doveroso raccontare, ciò che questo problema rappresenta per il pianeta. In particolar modo, la plastica e il suo incorretto smaltimento, provocano non pochi danni, raggiungendo anche habitat lontani dall’influenza umana. Tutto questo, è dovuto al sempre più frequente e diffuso utilizzo di prodotti plastici, che risultano dannosi se poi non smaltiti in modo adeguato.

Gli oceani e i mari, sono gli ecosistemi maggiormente afflitti da questo tipo di inquinamento. Nel tempo si sono create vere e proprie isole galleggianti di rifiuti di cui la maggior parte, sono appunto rifiuti plastici. Tra le più conosciute abbiamo la Pacific Trash Vortex: le stime delle sue dimensioni vanno da 700.000 km² fino a più di 10 milioni di km².

Pacific Trash Vortex (isola di rifiuti)
Figura 1 – Pacific Trash Vortex (isola di rifiuti)

Dall’oggetto alla particella plastica

Anziché biodegradarsi, la plastica si foto degrada. La foto degradazione, consiste nella degradazione della plastica in pezzi sempre più piccoli, fino al raggiungimento delle dimensioni dei polimeri che la compongono. Questi polimeri, o raggruppamenti di particelle plastiche, risultano particolarmente pericolosi per le forme di vita marine.

Essi presentano un comportamento idrostatico simile a quello del plancton, ne deriva che gli animali che si nutrono di plancton ingeriscono queste particelle plastiche. Tutto ciò causa l’introduzione di plastica nella catena alimentare.

In alcuni campioni di acqua marina prelevati nel 2001, il rapporto tra la quantità di plastica e quella dello zooplancton, era superiore a sei parti di plastica per ogni parte di zooplancton. In questo caso, la natura, ha provato a rispondere all’azione antropica, attraverso adattamenti di alcuni dei suoi più piccoli abitanti, i batteri.

Dall'oggetto alle particelle plastiche.
Figura 2 – Dall’oggetto alle particelle plastiche.

Ideonella sakaiensis

Ideonella sakaiensis 201-F6, fu scoperto nel 2016 da Shosuke Yoshida e collaboratori, ed è il frutto di un lavoro congiunto di vari atenei giapponesi (ricerca pubblicata lo stesso anno su Science).

Ideonella sakaiensis al microscopio
FIgura 3 – Ideonella Sakaiensis al microscopio

Esso appartiene al phylum dei protobatteri, alla classe dei beta protobatteri e in particolar modo alla famiglia delle Comamonadaceae. I batteri appartenenti a questa famiglia, sono Gram-negativi, aerobici e per la maggior parte mobili.
Furono individuati nel corso di una ricerca su colonie batteriche osservate su 250 campioni proveniente da detriti di PET.
Lo studio di ricerca, ebbe inizio con l’obiettivo di comprendere a fondo il metabolismo di questi microrganismi che utilizzano il PET come fonte primaria di carbonio. Terminò invece con la scoperta di questo batterio, in grado di degradare materie plastiche.

E’ notevole, far notare che questi microorganismi si siano adattati ad utilizzare come fonte alternativa per il proprio metabolismo, un substrato/materia che non esisteva fino a poco più di 50 anni fa, e questo ci fa comprendere ancora più chiaramente quale sia la forza evolutiva della natura stessa.

Il processo di degradazione

Processo di degradazione del film di PET
Figura 4 – Processo di degradazione del film di PET

Esso consiste,nella degradazione quasi completa di un sottile film di polietilentereftalato, che si compie in 6 settimane a una temperatura di 30 gradi. Il risultato finale di questo processo, è che il polimero plastico, viene biodegradato in due monomeri: acido tereftalico e glicole etilenico.

Tutto questo è mediato dall’azione di due soli enzimi; il primo battezzato PETase (ISF6 4831), che si attiva in presenza di acqua e mostra capacità di scissione del PET in una sostanza intermedia. Il seconda enzima, chiamato MHETase (ISF6 0224) che si occupa invece della completa degradazione del materiale plastico.

Conclusioni pratiche della ricerca

Nel tentativo di verificare un’ipotesi evolutiva sulla struttura dell’enzima PETase, il gruppo di ricerca ha ingegnerizzato per caso una versione mutata dell’enzima con prestazioni maggiori rispetto all’originale, che si è dimostrato in grado di degradare anche il PEF (polietilene furandicarbossilico), una bioplastica che è stata proposta come sostituto del PET nella fabbricazione di bottiglie per bevande.

Nonostante il processo biochimico di degradazione del polimero richieda un tempo piuttosto lungo, dell’ordine delle settimane, per disgregare un film plastico sottile, si ritiene sia possibile sviluppare le potenzialità di questo batterio e in particolare dei due enzimi coinvolti nel processo di degradazione.

Se la ricerca dovesse continuare su questa strada, presto potrebbero essere usati su scala industriale per semplificare quello che è il complesso ciclo di gestione dei rifiuti plastici oltre a rappresentare una valida opzione per ridurre il problema della diffusione dei rifiuti plastici negli oceani che ogni anno mietono milioni di vittime tra gli organismi marini.

Fonti





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