Фермент-пакман ест пластик. И пенициллин тоже

Микробы охотно селятся на пластиковом мусоре. Для этой среды даже придумали слово «пластисфера». Но съесть свой «дом» не могут: современные полимеры химически не стыкуются с ферментами, которые есть у бактерий от природы. Биологи из Университета Констанца нашли исключение — и вместе с ним неожиданный побочный эффект.

Эксперимент длился год. Кусочки биопластика LCAP закопали на 10 сантиметров в лесной гумус ботанического сада, туда, где разлагаются целлюлоза и растительный полиэфир кутин. Параллельно в лаборатории смешали порошок пластика с той же почвой и следили за углекислым газом: микробы выдыхают CO₂, когда едят, так что газ работал как счётчик съеденного.

Итог показательный. Все биопластики — LCAP, PHBV и PCL — разложились полностью примерно за 250–330 дней, целлюлоза — за 80. А обычный полиэтилен высокой плотности (HDPE) микробы за год почти не тронули.

Под электронным микроскопом в откопанной плёнке нашлись отверстия точно по размеру и форме бактериальной клетки. Авторы предполагают, что бактерии буквально прогрызают себе путь внутрь. Расшифровав ДНК всего почвенного сообщества, учёные нашли ген, который стал особенно частым только рядом с LCAP. Он кодирует эстеразу: бактерия выводит фермент наружу и пристёгивает к своей поверхности липидным «якорем» — как дрель к поясу. Активный центр у фермента широко распахнут, отсюда и прозвище «пакман».

По строению «пакман» похож ещё и на бета-лактамазы — ферменты, которыми бактерии разрезают кольцо пенициллина и становятся к нему устойчивыми. В пробирке он справился с обеими задачами: разобрал полиэфиры на мономеры и расщепил пенициллин. Так что умение есть пластик может быть связано с устойчивостью к антибиотикам — но пока это лишь возможность, на которую указывают лабораторные опыты.

Спасать океаны «пакман» не будет: обычные пластики для микробов по-прежнему несъедобны. Зато, по словам соавтора работы Давида Шлехека, бактерии приспосабливаются к полиэфирам быстрее, чем ожидалось. Поэтому ставку стоит делать на биоразлагаемые материалы с «точками разлома».

@vselennayaplus