Создание пластика смело можно назвать одним из самых противоречивых достижений человечества. С одной стороны, это легкий, дешевый и прочный материал, без которого было бы невозможно развитие цивилизации. Когда речь идет о доходах, о выгоде, пластик оказывается идеальным продуктом. С другой стороны, мало что отравляет экологию Земли так, как он. Мы пьем его, дышим им, полимерные микроволокна обнаруживают в глубинах океана и желудках птиц. Пытаясь спастись от монстра, нами же и порожденного, мы создаем методы переработки — но у природы, возможно, есть другое решение: животные, способные поедать полимеры.
«Мелкие частицы пластика начали обнаруживать в процессе морских исследований еще в 70-х гг. прошлого века. Однако наиболее широкий общественный резонанс эти исследования получили в начале 2000-х гг. после обнаружения Большого тихоокеанского мусорного пятна. Там, кроме крупного мусора, были также обнаружены скопления микроскопических частиц пластика, которые позже получили название “микропластик”, — это частицы искусственных полимеров размером менее 5 мм», — рассказывал в интервью «Научной России» кандидат технических наук, заведующий лабораторией гидрохимии и гидрогеологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Михаил Зобков.
Источниками загрязнения выступают бесчисленное количество производимых и выбрасываемых человеком вещей. Микрогранулы пластика из строительных абразивов и косметических скрабов, большие куски бытового мусора, распадающиеся на мелкие частицы под воздействием ультрафиолета. Даже простая стирка синтетической одежды оставляет в воде пластик, который в итоге все равно попадает в воды Мирового океана.
Наибольшее беспокойство ученых вызывает загрязнение микропластиком морей, рек и озер из-за его способности перемещаться на большие расстояния в водной среде. Он разлагается крайне долго: от десятков до сотен лет, собирает на себе тяжелые металлы, легко остается на поверхности воды благодаря низкой плотности, а из-за разнообразия форм и цветов часто становится пищей для морских обитателей. Все от мельчайшего планктона до громадных китов невольно поедают пластик, отравляющий их, затрудняющий пищеварение, препятствующий размножению, а порой и просто убивающий. И ведь в океаны он попадает миллионами тонн.
Не так давно ученые обнаружили в Марианской впадине новый вид рачков, который встретился с пластиком раньше, чем с человеком. Внутри животных, названных Eurythenes plasticus, уже на момент обнаружения были волокна полимера полиэтилентерефталата PET. Мусор цивилизации распространяется быстрее, чем она сама. Собственно, свое название Eurythenes plasticus получил от ученых в назидание людям: оно созвучно с английской фразой «все из пластика» (everything is plastic).
«Мы проводили эксперименты с бентосными рачками, которые обитают в Онежском озере. Этот байкальский рачок-вселенец попал туда около 20 лет назад. Он сейчас распространился по всему водоему, и рыба активно использует его в качестве источника пищи. Мы проводили лабораторные эксперименты и показали, что этот рачок активно потребляет пластик. Наблюдалась даже некоторая избирательность — частицы определенного размера они ели активнее других, что определялось размерами их ротового аппарата. Наблюдалось и вредное воздействие на организмы: крупные частицы микропластика производили закупорку пищеварительного тракта. В других исследованиях было показано, что это приводит к снижению активности питания, снижает пищевую ценность корма, замедляется рост, угнетается способность к размножению. Сам же пластик проходит “транзитом” через рачков и не переваривается», — пояснил Михаил Зобков.
Впрочем, есть несколько видов животных, которым поедание пластика не наносит серьезного вреда. Более того — благодаря им океан становится чище. Так, например, апендикулярии из класса оболочников ловят и едят частички пластика, после чего выбрасывают их со своими испражнениями на морское дно. Да, они не способны именно переварить пластик, но они хотя бы решают проблему его плавучести — осаждение на дно это действенный механизм самоочищения воды.
А вот уже настоящего расщепления пластика смогли добиться бактерии, называемые Ideonella sakaiensis 201-F6. Их в 2016 г. обнаружили исследователи во главе с микробиологом Кохэем Одой из Киотского технологического института в Японии. Бактерия питается пластиком, использует его в качестве источника энергии и при этом выделяет ферменты, разрушающие полимеры. Первый — это ПЭТаза, расщепляющая длинные молекулы PET на более мелкие MHET. Затем в работу вступает второй фермент, называемый МЭТазой, производящий этиленгликоль и терефталевую кислоту.
Эти бактерии не одиноки. Личинки большого мучного хрущака (Tenebrio molitor) в отсутствие другой пищи также способны поглощать пластики. Пенопласт, который в других условиях мог бы разлагаться годами, внутри этих насекомых обращается в углекислый газ и биодеградируемые органические соединения. Экскременты хрущака, оставшиеся после поедания пластика, можно использовать в качестве удобрений. Сами животные при этом остаются здоровыми, обычным образом окукливаются, а из куколок выходят здоровые имаго.
Другой известный «пожиратель пластика» — жук зофобас морио. С его помощью якутские биотехнологи смогли создать первый в России проект по переработке пластика, ориентированный на широкую аудиторию. «Мы создали портативные станции с жуками-пластикоедами “Ксенос”, которые компактно помещаются дома и в офисе. Обладатель станции просто отдает пластик жукам на переработку», — рассказал порталу ТБО аспирант Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. М. Г. Сафронова Евгений Попов.
«Все началось с того, что наша команда завела колонию моли в лаборатории и стала наблюдать, как личинка родственницы моли — большой восковой огневки (Galleria mellonella) — поедает пластик. Да, действительно, личинка этого насекомого в ходе эволюции научилась перерабатывать такие полимеры, как полиэтилен, и может есть пластиковые пакеты. 100 таких гусениц за 10−12 часов съедают примерно 100 г пластика.
Но потом мы стали работать с жуками зофобас морио (Zophobas morio) и обнаружили, что они в три раза быстрее поедают пластик, чем восковая огневка. К тому же разводить моль в Якутии неудобно и невыгодно: моль часто “убегает” из контейнеров, а между тем насекомое является вредителем ульев — в республике и так нет многочисленной популяции пчел и недостаточно развита пасечная культура. Тогда мы решили работать с насекомыми, которые не убегают из контейнера, не несут вреда окружающим популяциям и поедают пластик оперативнее, — так жук зофобас морио стал амбассадором нашего экологического проекта», — объяснил Евгений Попов.
С каждым годом ученые находят все больше и больше видов живых организмов, способных помочь человечеству в борьбе с проблемой пластикового загрязнения: жуки, бактерии, даже грибы. Pestalotiopsis microspora — единственный известный на сегодня грибной микроорганизм, который может выжить, питаясь только полиуретанами, в среде с очень маленьким количеством кислорода. Теперь же задача мирового сообщества — научиться использовать добытые учеными знания.
Источник фото на странице: Paulo Ziemer on Unsplash
