Un nuovo enzima batterico può contribuire a degradare i poliesteri e alcune bioplastiche: in esperimenti condotti con campioni di terreno, quasi tutte le bioplastiche esaminate si sono decomposte completamente in circa 250-330 giorni. Il risultato, ottenuto in laboratorio e in condizioni specifiche, potrebbe aiutare a capire come accelerare la degradazione di questi materiali, ma non dimostra che il processo avvenga con la stessa rapidità nell’ambiente naturale.
La ricerca è stata condotta da David Schleheck, professore di ecologia microbica e microbiologia delle acque interne all’Università di Costanza, e dal ricercatore post-dottorato Harry Lerner. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica ISME.
La plastica che si accumula negli oceani è una minaccia per gli animali marini. I polimeri sintetici oggi in uso vengono degradati lentamente dai microbi; quando l’azione microbica è assente o insufficiente, i rifiuti possono frammentarsi in microplastiche e nanoplastiche. Batteri, lieviti e funghi possono però colonizzare la plastica, formando biofilm, cioè comunità di microrganismi che vivono insieme su una superficie. Questo habitat è stato chiamato «plastisfera». Alcuni microbi potrebbero usare la plastica come fonte di nutrienti.
Per studiare il processo, i ricercatori hanno mescolato polvere di bioplastica — tra cui poliesteri alifatici a catena lunga, o LCAP — con terreno forestale, ricco di microbi che degradano polimeri naturali come la cellulosa. Hanno poi seguito per oltre un anno la produzione di anidride carbonica (CO₂), un indicatore della respirazione microbica e quindi dell’attività dei microrganismi sui materiali.
In un esperimento, piccoli pezzi di pellicola LCAP sono stati interrati a circa 10 centimetri di profondità nello strato superficiale di humus del bosco, nel giardino botanico dell’università. «Abbiamo interrato piccoli pezzi di pellicola bioplastica LCAP nello strato superficiale di humus del bosco, nel giardino botanico dell’università, a circa dieci centimetri di profondità», ha detto Lerner.
Quando hanno recuperato le pellicole, i ricercatori hanno trovato fori grandi all’incirca quanto una singola cellula batterica. Le osservazioni al microscopio indicano che gli enzimi dei batteri possono scomporre la plastica all’esterno delle cellule in molecole più piccole, chiamate monomeri e oligomeri. Queste unità, solubili in acqua, possono poi essere assorbite dai batteri e utilizzate per crescere.
«Abbiamo ipotizzato che i batteri siano rivestiti da depolimerasi della plastica ancorate alla superficie cellulare. Questo permetterebbe loro di digerire il materiale dall’interno e di incorporarsi nella pellicola, lasciando fori microscopici esattamente di questo tipo», hanno detto Lerner e Schleheck. Le depolimerasi sono enzimi che spezzano i polimeri, cioè le lunghe catene molecolari che costituiscono la plastica.
Per individuare l’enzima coinvolto, il gruppo ha analizzato la composizione e il patrimonio genetico delle comunità microbiche nei campioni in cui la plastica si era decomposta, confrontandoli con quelli di campioni non trattati. L’analisi del DNA ha rivelato un’abbondanza di enzimi esterasi nei terreni forestali contenenti LCAP. Le esterasi sono enzimi che agiscono su determinati legami chimici. Quello individuato presentava anche un segnale di secrezione, che può favorire il trasferimento dell’enzima all’esterno della cellula, e un’ancora lipidica, che lo mantiene vicino alla superficie cellulare.
I ricercatori hanno soprannominato la proteina «enzima Pac-Man» per la sua struttura, caratterizzata da cavità molto ampie, capaci di accogliere grandi polimeri plastici. «Per la forma dell’enzima, ma anche per la sua attività, lo chiamiamo “enzima Pac-Man”», ha aggiunto Schleheck. La scoperta riguarda esperimenti con specifiche bioplastiche e campioni di terreno: serviranno ulteriori studi per stabilire quanto il processo sia efficace in condizioni ambientali diverse. added
Fonte: interestingengineering.com
