プラスチック廃棄物は世界中で環境を汚染しています。廃棄物問題と闘う希望の一つは、いわゆるプラスチックを食べるバクテリアかもしれない。これらはプラスチックの炭素化合物を餌にして、プラスチックを生分解することができます。現在、2つの研究がそのような細菌の代謝をより詳細に調査し、プラスチックを食べる細菌を培養するための選択肢を検討しています。この結果は、生物学的ヘルパーの産業利用への道を開きます。
プラスチックは、軽量、安価、飛散防止、汎用性、耐久性など、多くの有用な特性を私たちに提供します。しかし、廃棄する場合には耐用年数が問題となります。一部のプラスチック製品はリサイクルできますが、多くの場合、環境中に蓄積され、何世紀にもわたって使用できます。特に、さまざまな種類のプラスチックで構成される材料の場合、リサイクルはこれまで非常に複雑であるか、ほとんど不可能でした。これらには、例えば、漁網、ロープ、特定の繊維など、プラスチック ポリエステル ウレタン (PEU) でコーティングされた製品が含まれます。 PEU は製品の保存寿命を延ばしますが、同時に製品を分解しにくくします。
特殊な性質を持つ堆肥バクテリア
ユーリッヒ研究センターのヤン・デ・ウィット率いる研究チームは、解決策を提供できる可能性のある細菌の属を詳しく調査した。いわゆるハロプスドモナス菌は、石油や重金属で汚染された深海の地域など、極端な生息地で発生します。デ・ウィット氏と彼のチームが研究していた種、Halopseudomonas formosensis FZJ は、研究者らによってドイツの堆肥から分離されました。彼らの実験は、これらのバクテリアが一部のプラスチックの炭化水素構造も分解できることを示しました。
「この細菌はさまざまな種類のPEU上で増殖し、このプラスチックを唯一の炭素源として利用することができる」とデ・ウィット氏と彼のチームは報告している。 「72 時間の培養後、さまざまな PEU コーティングが完全に解重合されました。高い分解速度に加えて、研究者らは、他のハロプスドモナス種に比べて、分離した株の重要な利点を発見しました。」最高50℃の温度でもプラスチックを分解することができた」と研究チームは述べた。 「他のほとんどの種は摂氏 37 度までの温度でしか生育しません。この特性は、H. formosensis の自然生息地である堆肥の山の内部と同様の高温を必要とする産業用途の可能性にとって重要です。」
バイオテクノロジー応用への道
研究チームは遺伝子分析を利用して、プラスチックの分解に重要な細菌が生成する酵素を発見した。この酵素の遺伝子のスイッチをオフにすると、このように遺伝子組み換えされた細菌は PEU をほとんど分解できなくなります。この結果は、一方では、同定された酵素の重要な役割を証明し、他方では、H. formosensis を遺伝子改変することが可能であることを示している。将来の応用としては、遺伝子工学を使用して酵素の生産を増加させ、プラスチック分解の活性を高めることも考えられます。
細菌のバイオテクノロジー応用への重要なステップは、細菌を大規模に培養できるようにすることです。これは、デュッセルドルフのハインリヒ・ハイネ大学のルツィエ・クルーゼ率いる同じチームの研究者らによる2回目の研究の主題でした。 「これらの細菌は、既存の培養法やクローン法ではまだ簡単に培養できません」と研究者らは説明する。 「私たちはこれらの限界に対処し、いくつかのハロプスドモナス株に対する微生物学的および分子遺伝学的方法を確立しました。これらの方法は将来、一種のツールボックスとして機能し、ハロプスドモナスを実際に産業的に使用する道を開くことができます。」
「微生物と酵素に関する深い知識は、微生物と合成ポリマーの相互作用の理解に貢献します」と研究者らは書いている。 「したがって、この研究は、コーティングを含むプラスチック全体のリサイクルを目的とした将来のバイオリサイクル戦略への道を示しています。」
出典: Jan de Witt (Jülich Research Center) et al.、Microbial Biotechnology、 doi: 10.1111/1751-7915.14362 ; Luzie Kruse (デュッセルドルフ ハインリッヒ ハイネ大学) 他、微生物バイオテクノロジー、 doi: 10.1111/1751-7915.14369
