باکتری‌ها چگونه پلاستیک را هضم می‌کنند ؟

پلاستیک‌ها به دلیل سهولت مصرف و قیمت پایین، محصولاتی هستند که در مقیاس انبوه در دنیای امروز مصرف می‌شوند اما افزایش روزافزون میزان تولیدات پلاستیکی، محیط زیست را در خطر بزرگی قرار می‌دهد. نتایج یک مطالعه جدید که توسط دانشمندان موسسه سلطنتی تحقیقات دریایی هلند (NIOZ) انجام شده، حاکی از آن است که باکتری‌ها می‌توانند پلاستیک را تجزیه و هضم کنند. این مطالعه به تازگی در مجله «Marine Pollution Bulletin» منتشر شده است.

این مطالعه که توسط «مایکی گودیران»(Maaike Goudriaan)، دانشجوی مقطع دکترا در موسسه سلطنتی تحقیقات دریایی هلند انجام شد، بر روی باکتری«Rhodococcus ruber» تمرکز داشت. باکتری« Rhodococcus ruber » در زیستگاه‌های مختلف یافت می‌شود و می‌تواند محیط‌های استرس‌زا را تحمل کند. همچنین شناخته شده است که باکتری«Rhodococcus ruber» یک زیست لایه(Biofilm) روی پلاستیک موجود در طبیعت تشکیل می‌دهد.

زیست لایه(Biofilm) اجتماعی از سلول‌های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلیمری خارج سلولی پوشیده شده‌اند. گاهی زیست لایه را می‌توان به عنوان یک استراتژی دانست که بعضی از میکروارگانیسم‌ها از آن استفاده می‌کنند تا بتوانند خود را از اثرات و نیروهای زیانباری که در محیط طبیعی و بدن میزبان است، حفظ کنند و اینگونه شانس بقای خود را افزایش دهند. زیست لایه توسط گروه‌های مختلفی از باکتری‌ها ساخته می‌شود و در پزشکی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند.

در آزمایش گودریان از نوعی پلاستیک ساخته شده برای حمل شکل خاصی از کربن یعنی «کربن ۱۳»(۱۳C) استفاده کرد. در آزمایشگاه، گودریان پلاستیک را در یک بطری آب (پس از تصفیه با لامپ فرابنفش) به باکتری «Rhodococcus ruber» داد. او در این باره گفت: انجام این کار با اشعه فرابنفش ضروری بود، زیرا می‌دانیم که نور خورشید تا حدی پلاستیک را به تکه‌های کوچک برای باکتری‌ها تجزیه می‌کند.

گودریان دریافت که تولید کربن دی اکسید در مدل آزمایشگاهی رخ داده است و به همین دلیل می‌تواند مقدار کربن دی اکسید-کربن ۱۳ را اندازه‌گیری کند و آن را به مقدار پلاستیک تجزیه شده درآورد.

او افزود: این اولین باری است که به این روش ثابت می‌کنیم که باکتری‌ها در واقع پلاستیک را به کربن دی اکسید و سایر مولکول‌ها هضم می‌کنند. قبلاً مشخص بود که باکتری «Rhodococcus ruber» می‌تواند زیست لایه را روی پلاستیک در طبیعت ایجاد کند. همچنین اندازه‌گیری شده بود که پلاستیک زیر آن زیست لایه ناپدید می‌شود. اما اکنون ما واقعاً نشان داده‌ایم که باکتری‌ها در واقع پلاستیک را هضم می‌کنند.

گودریان محاسبه کرد که باکتری«Rhodococcus ruber» می‌تواند هر سال یک درصد از پلاستیک را تجزیه کند. او تأکید کرد: ما فقط مقدار کربن ۱۳ را در کربن دی اکسید اندازه‌گیری کردیم، بنابراین در سایر محصولات تجزیه پلاستیک اندازه‌گیری نشد. مطمئناً کربن ۱۳ در چندین مولکول دیگر نیز وجود خواهد داشت، اما گفتن اینکه چه بخشی از آن توسط اشعه فرابنفش شکسته و چه قسمتی توسط باکتری‌ها هضم شد، دشوار است.

این محقق در ادامه اشاره کرد که هضم میکروبی راه حل کاملی برای مسئله آلودگی پلاستیکی در اقیانوس‌ها نیست اما می‌تواند بخشی از راه حل باشد. همچنین می‌تواند پاسخی به این موضوع بدهد که چرا این همه پلاستیک در اقیانوس مفقود شده است. این آزمایش‌ها عمدتاً یک نمونه اثبات مفهوم هستند. اگر سعی کنید همه زباله‌ها را ردیابی کنید، مقدار زیادی پلاستیک در همان حین از بین می‌رود. هضم توسط باکتری‌ها احتمالاً می‌تواند بخشی از علت این امر باشد. اثبات مفهوم(Proof of Concept) نمونه‌ای است که صرفاً برای اثبات وجود یا امکان‌پذیری چیزی آورده می‌شود.

مطالعه اثبات مفهوم باید با آزمایش‌هایی دنبال شود که آزمایش کنند آیا باکتری‌های موجود در مناطق دیگر نیز ممکن است پلاستیک را بخورند یا هضم کنند. برای این منظور، گودریان آزمایش‌هایی را با آب واقعی دریا و رسوب به‌دست‌آمده از کف دریای وادن انجام داده است. اولین نتایج نشان می‌دهد که پلاستیک ممکن است در طبیعت نیز تخریب شود. گودریان گفت: یک دانشجوی جدید دکترا باید این کار را ادامه دهد. در نهایت امیدواریم که محاسبه کنیم چه مقدار پلاستیک در اقیانوس‌ها توسط باکتری‌ها تجزیه می‌شود. اما پیشگیری بسیار بهتر از پاکسازی است و فقط ما انسان‌ها می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

به طور میانگین تجزیه ضایعات پلاستیکی رها شده در محیط زیست ۳۵۰ سال طول می‌کشد که بسته به نوع پلاستیک می‌تواند تا چند قرن به طول بینجامد.