Mikroorqanizmlər insanlar onları istehsal etməyə başlamazdan çox əvvəl bioloji parçalana bilən plastiklər hazırlamışlar. Bir çox bakteriya və arxeya təbii olaraq hüceyrələrində karbon və enerji ehtiyatı kimi saxladıqları polihidroksialkanoatlar (PHA) kimi tanınan birləşmələr istehsal edir.

Alimlər uzun müddətdir ki, yalnız mikroorqanizmlərin bu təbii plastikləri parçalaya biləcəyini düşünürdülər. Almaniyanın Bremen şəhərindəki Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunun yeni tədqiqatı indi bu fikri təkzib edir. Nature Ecology & Evolution jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada tədqiqatçılar dəniz qurdları, dəniz ulduzları, torpaq qurdları və digər quru növləri də daxil olmaqla geniş çeşiddə heyvanların mikrob PHA-larını parçalaya bilən fermentlərə malik olduğunu aşkar etdilər. Bu kəşf mikroblar tərəfindən saxlanılan karbonun heyvan qida torlarına keçə biləcəyi əvvəllər tanınmamış bir yola işarə edir.

Bağırsaqsız Dəniz Qurdu Gizli Bir Qabiliyyətini Aşkarlayır

Tədqiqat Olavius ​​algarvensis adlı qeyri-adi dəniz qurdu ilə başladı . Əksər heyvanlardan fərqli olaraq, onun ağzı və ya bağırsağı yoxdur. Bunun əvəzinə, qurd dərisinin altında yaşayan və qidalanma mənbəyi kimi həzm etdiyi simbiotik bakteriyalardan asılıdır.

Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunun direktoru, müxbir müəllif Nikol Dubilyer deyir: “Qurdun bakteriya simbiontlarından biri PHA kimi çoxlu miqdarda karbon saxlayır. Biz qurdun bu zəngin enerji ehtiyatına çatmaq üçün təkamül yolu ilə inkişaf edib-etmədiyini düşünürdük.”

Cavab belə idi: Bəli. Tədqiqatçılar qurdda mikrob PHA-larını heyvanların istifadə edə biləcəyi daha kiçik molekullara parçalaya bilən bir ferment aşkar etdilər. Yüksək qətnaməli görüntüləmə həmçinin fermentin qurdun bakteriya tərəfdaşlarını həzm etdiyi yerdə istehsal olunduğunu ortaya qoydu. Bu tapıntı göstərir ki, qurd simbiotik bakteriyalarının içərisində saxlanılan PHA ehtiyatlarından istifadə edə bilər.

Kəşf tək bir dəniz qurdu ilə bitmədi. Komanda heyvan genomlarını daha geniş şəkildə araşdırdıqda, doqquz fərqli filadan ibarət 66-dan çox növdə əlaqəli fermentlər tapdılar. Laboratoriya testləri göstərdi ki, süngər, torpaq qurdu və yay quyruğu da daxil olmaqla çox uzaq qohum heyvanların fermentləri mikrob PHA-larını da parçalaya bilər.

Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutundan ilk müəllif Karolin Zeydler deyir: “Əsl sürpriz bu idi. Tək bir dəniz qurdunda kəşf kimi başlayan şey, həyat ağacının çox fərqli budaqlarından olan heyvanlar arasında paylaşılan geniş yayılmış bir qabiliyyətə çevrildi.”

PHA bioplastikləri

PHA-lar mikrob enerjisi və karbon ehtiyatı kimi xidmət edir, lakin onlar həmçinin bioloji parçalana bilən plastiklərin istehsalı üçün də istifadə olunur. Sənaye istehsalında bakteriyalar böyük fermentasiya çənlərinin içərisində yetişdirilir və şəkər, nişasta və ya bitki yağları kimi karbonla zəngin materiallar verilir. Uyğun şəraitdə bakteriyalar çoxlu miqdarda PHA yığır. Daha sonra bu birləşmələr çıxarıla və plastik kimi materiallara çevrilə bilər.

PHA əsaslı plastiklər qəliblənə bilər, suya nisbətən yaxşı davamlıdır və müxtəlif gündəlik istifadə üçün kifayət qədər sabit qalır. Onlar qida qablaşdırması və gigiyena materialları kimi məhsullarda istifadə olunur. Kənd təsərrüfatında gübrələr plastik parçalandıqca tədricən tərkib hissələrini buraxan PHA muncuqlarının içinə yerləşdirilə bilər. Tibbi tətbiqlərə yara sarğıları, dərman çatdırılma sistemləri və bədən daxilində yavaş-yavaş parçalanan rezorbsiya olunan implantlar və ya tikişlər daxildir.

PHA-lar xüsusilə bioloji dairəviliklərinə görə diqqət çəkirlər: Onlar mikroorqanizmlər tərəfindən istehsal olunur və bioloji proseslər vasitəsilə də parçalana bilər. Buna baxmayaraq, onlar hazırda bioplastik bazarının yalnız kiçik bir hissəsini təşkil edir. Bu, bioloji parçalana bilən, bioəsaslı materiallara tələbatın artması və bioplastiklər üçün qlobal istehsal gücünün yaxın illərdə əhəmiyyətli dərəcədə artması gözlənilir.

Yeni tapıntılar, bir çox su və quru heyvanlarının da PHA-ları parçalaya bilən fermentlərə sahib olduğunu göstərərək bu mənzərəyə başqa bir ölçü qatır.

Təbii Bioplastiklər Ətraf Mühitdə Geniş Yayılıb

Mikrob PHA-ları təbii olaraq dünyanın hər yerində torpaqlarda, çöküntülərdə və su mühitlərində tapılır. Mikroorqanizmlər dərhal ehtiyac duyduqlarından daha çox karbon olduqda onları istehsal edir və bu artıqlığı sonradan istifadə üçün saxlayırlar. PHA-lar həmçinin tamamilə bioloji parçalana bilən nisbətən az sayda təbii plastiklərdəndir.

PHA-lara maraq artmışdır, çünki onlar getdikcə ənənəvi plastiklərə davamlı alternativlər kimi istehsal olunur. Nəticədə, elm adamları bu materialların təbii mühitdə necə parçalanmasına daha çox diqqət yetirirlər.

Dubilier və həmkarlarının tapıntıları göstərir ki, heyvanlar mikroorqanizmlərlə yanaşı təbii bioplastiklərin də parçalanmasına kömək edə bilər. Daha da əhəmiyyətlisi, nəticələr göstərir ki, heyvanlar alimlərin əvvəllər onlar üçün əlçatmaz hesab etdikləri mikrob karbon ehtiyatına çıxış əldə edə bilərlər.

“Tədqiqatımız bu mikrob karbon ehtiyatlarını kimin istifadə edə biləcəyi ilə bağlı anlayışımızı dəyişdirir”, işin böyük hissəsini Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunda aparmış və hazırda Kaliforniya Universitetinin Mersed şəhərində dosent vəzifəsində çalışan həmmüəllif Meggi Sogin deyir. “Heyvanlar, ehtimal ki, yüz milyonlarla ildir ki, təbiətin orijinal bioplastikası ilə qidalanırlar – biz onu yalnız indi kəşf edirik.”

Karbon Dövründə Yeni Bir Yol

Alimlər hələ də bu prosesin təbii ekosistemlərdə nə qədər geniş yayıldığını və ya karbonun qlobal dövranına nə qədər töhfə verdiyini bilmirlər. Buna baxmayaraq, bu kəşf mikroorqanizmlər və heyvanlar arasındakı əlaqələr haqqında düşünmək üçün yeni bir yol təqdim edir.

Bu, həmçinin qeyri-adi orqanizmlər üzərində aparılan tədqiqatların yüz milyonlarla ildir fəaliyyət göstərməsinə baxmayaraq gizli qalan bioloji prosesləri necə üzə çıxara biləcəyini nümayiş etdirir.