Tutkijat tunnistivat yli 600 000 mikrobiproteiinia, joilla on kyky hajottaa luonnollisia ja synteettisiä muoveja. Tulokset osoittavat, että mikrobien kyky hajottaa muovia on huomattavasti yleisempää kuin aiemmin on arvioitu.
Muovisaaste on maailmanlaajuisesti kasvava ympäristöongelma. Viimeisimmät havainnot ovat osoittaneet, että mikro‑ ja nanomuovit kerääntyvät erilaisiin ekosysteemeihin sekä vesi- että maa‑alueilla aina napa‑alueita myöden. Vaikka aiemmat tutkimukset ovat havainneet yksittäisissä mikrobeissa useita muovia hajottavia entsyymejä, niiden globaalia levinneisyyttä ja evolutiivista säilymistä ei ole aiemmin kartoitettu kattavasti.
Uusi kansainvälinen tutkimus paljasti, että yli 95 % prokaryoottisista mikrobilajeista sisältää vähintään yhden geenin, joka voi liittyä muovipolymeerien hajottamiseen. Löydös viittaa siihen, että mikrobeilla on yllättävän laaja ekologinen kyky vastata muovisaasteeseen.
– Tuloksemme osoittavat, että muovin hajottamispotentiaali ei rajoitu harvoihin erikoistuneisiin mikrobeihin, vaan se on erittäin yleinen piirre eri mikrobilajeissa. Tämä viittaa siihen, että mikrobiyhteisöillä ympäri maailmaa on jo kyky käsitellä muovisaastetta molekyylitasolla, kertoo dosentti Pere Puigbò Turun yliopistosta.
Tutkimuksen tuloksena tukijat julkaisivat kattavan tietopankin mikrobien muovin hajotuksesta: Plastic‑Degrading Clusters of Orthologous Groups (PDCOGs) -tietokanta sisältää yhteensä 625 616 proteiinia, jotka oletettavasti hajottavat muovia. Proteiinit on lisäksi jaettu 51 ortologiseen ryhmään. Luettelo tarjoaa ainutlaatuisen katsauksen siihen, miten bakteerit ja arkeonit voivat edistää mikro- ja nanomuovien hajoamista erilaisissa ekosysteemeissä eri puolella maailmaa.
Ympäristö ohjaa mikrobien kykyä hajottaa muovia
PDCOGs-tietokanta sisältää proteiineja, jotka liittyvät 11 luonnollisen ja 28 synteettisen polymeerin hajottamiseen. Näitä proteiineja esiintyy 23 erilaisessa ympäristössä, kuten syvänmeren sedimenteissä, maaperässä, kuumissa lähteisissä ja napa-alueilla. Tulokset osoittavat, että mikrobien kyky hajottaa muovia vaihtelee ympäristön mukaan ja siihen vaikuttavat paikalliset olosuhteet, kuten lämpötila, ravinteet ja muut ympäristötekijät.
– Mikrobeilla on laaja kapasiteetti hajoittaa muovia, mutta samalla se on selvästi ympäristön muovaamaa, sanoo professori Kari Saikkonen Turun yliopistosta.
Tutkijoiden mukaan tulokset voivat vauhdittaa uusien muovisaastetta vähentävien ratkaisujen kehittämistä. Kun ymmärretään paremmin, missä olosuhteissa tietyt entsyymit toimivat tehokkaimmin, voidaan kehittää sekä uusia materiaaleja että biologisia hajotusmenetelmiä.
– Kokoamamme tietokanta tarjoaa kokonaiskuvan mikrobien kyvystä hajottaa muovia luonnossa. Voimme hyödyntää tätä tietoa uusien bioteknologisten sovellusten kehittämisessä, kertoo dosentti Miho Nakamura Turun yliopistosta.
Tutkimus toteutettiin kansainvälisenä yhteistyönä MicroWorld-tutkimusprojektissa, johon osallistui tutkijoita Turun yliopistosta, espanjalaisista Autonomous University of Barcelona ja La Salle-URL -yliopistoista sekä japanilaisesta Institute of Science Tokyosta. Tutkimusartikkeli julkaistiin Environmental Technology & Innovation tiedelehdessä.
