باکتری‌هایی که با خوردن پلاستیک ابریشم تولید می‌کنند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سای‌تک دیلی، محققان مؤسسه پلی‌تکنیک رنسلیر در نیویورک گونه‌ای باکتری‌ تولید کرده‌اند که می‌تواند زباله‌های پلاستیکی را به ابریشم عنکبوتی زیست‌تخریب‌پذیر با کاربرد‌های متعدد تبدیل کند.

تبدیل پلاستیک به پروتئین

این نخستین بار است که دانشمندان از باکتری برای تبدیل پلاستیک پلی‌اتیلن که در بسیاری از اقلام ظروف یک‌بارمصرف استفاده می‌شود، به یک محصول پروتئینی با ارزش استفاده می‌کنند.

این محصول که محققان آن را «ابریشم عنکبوتی با الهام از زیست‌شناسی» می‌نامند، به دلیل شباهتش به ابریشم تار عنکبوت، در منسوجات، لوازم آرایشی و حتی پزشکی کاربرد دارد.

مجریان این پژوهش می‌گویند: ابریشم عنکبوت، کِولار طبیعت است و در برابر کشش، تقریبا به اندازه فولاد مقاومت از خود نشان می‌دهد. با این حال، با چگالی شش برابر کمتر از فولاد، بسیار سبک وزن است. به عنوان یک پلاستیک زیستی، این یک ماده کششی، سخت، غیر سمی و زیست تخریب پذیر است.

به اعتقاد پژوهشگران تمام این ویژگی‌ها، آن را به ماده‌ای عالی برای آینده‌ای تبدیل می‌کند که در آن استفاده از منابع تجدیدپذیر و اجتناب از آلودگی پلاستیکی، یک هنجار و ضرورت است.

مقابله با آلودگی پلاستیکی

پلاستیک پلی‌اتیلن که در محصولاتی مانند کیسه‌های پلاستیکی، بطری‌های آب و بسته بندی مواد غذایی یافت می‌شود، بزرگترین عامل آلودگی پلاستیک در سطح جهان است و ممکن است بیش از هزار سال طول بکشد تا به طور طبیعی تجزیه شود. تنها بخش کوچکی از پلاستیک پلی‌اتیلن بازیافت می‌شود، بنابراین باکتری‌های مورد استفاده در این مطالعه می‌توانند به «به یافت» برخی از زباله‌های باقی مانده کمک کنند.

«سودوموناس آئروژینوزا» (Pseudomonas aeruginosa)، باکتری مورد استفاده در این مطالعه، می‌تواند به طور طبیعی پلی‌اتیلن را به‌عنوان منبع غذایی مصرف کند. پژوهشگران موفق شدند این باکتری را به گونه‌ای مهندسی کنند که اتم‌های کربن پلی‌اتیلن را به پروتئین ابریشم کدگذاری شده ژنتیکی تبدیل کند.

آنها در کمال تعجب دریافتند باکتری تازه‌تولیدشده‌شان، قادر است پروتئین ابریشم را با عملکردی برابر با برخی از گونه‌های باکتری که به طور معمول در تولید زیستی استفاده می‌شوند، بسازد.

برای وادار کردن باکتری‌ها به تخمیر پلی‌اتیلن، پلاستیک ابتدا «پیش‌هضم» می‌شود. فرایندی که در آن زنجیره‌های بلند مولکولی یا پلیمر‌هایی تشکیل شده از پلی‌اتیلن، تکه تکه و کوچک می‌شوند. محققان پلاستیک را با حرارت دادن تحت فشار، پلیمر زدایی کرده و ماده‌ای نرم و مومی شکل تولید کردند. سپس، یک لایه از موم مشتق شده از پلاستیک را در کف فلاسک‌ها قرار داد که به عنوان منبع غذایی برای کشت باکتری‌ها عمل می‌کرد. این در تضاد با تخمیر معمولی است که از قند‌ها به عنوان منبع مواد مغذی استفاده می‌کند.

سپس، هنگامی که یک صفحه گرم کننده به آرامی محتویات فلاسک‌ها را می‌چرخاند، باکتری‌ها وارد عمل شدند. پس از ۷۲ ساعت، دانشمندان باکتری‌ها را از کشت مایع خارج، پروتئین ابریشم را خالص سازی و آن را در فریزر خشک کردند. در آن مرحله، پروتئین، که شبیه توپ‌های پنبه‌ای پاره شده بود، می‌توانست به صورت بالقوه به نخ ریسیده یا به اشکال مفید دیگری تبدیل شود.

برخلاف روشی که امروزه برای تولید پلاستیک استفاده می‌شود، این فرآیند کم انرژی است و نیازی به استفاده از مواد شیمیایی سمی ندارد.

دانشمندان این پروژه می‌گویند: بهترین شیمیدانان جهان نتوانستند پلی‌اتیلن را به ابریشم عنکبوت تبدیل کنند، اما این باکتری‌ها توانستند. طبیعت قادر است آنچه که نیاز داریم برای ما بسازد.