Може замінити нафтянку: кишкову паличку навчили синтезувати пластик

Завдяки своїм властивостям різні види пластику стали незамінним аспектом життя людини, проте це призвело до небувалих масштабів забруднення нашої планети різного роду відходами. Тому останнім часом вчені по всьому світу шукають можливість замінити його або принаймні зробити його менш небезпечним. І, можливо, у цьому їм допоможе звичайна кишкова паличка.

Нове дослідження оприлюднене південнокорейськими вченими у журналі Nature Chemical Biology 17 березня 2025 року. Для своїх цілей вони генетично модифікували бактерію Escherichia coli (вона E.coli), яка може допомогти в синтезі поліестераміду (PEA).

Вчені оцінили, що лише 2022 року людство виробило близько 400 мільйонів тонн пластику. І в переважній більшості випадків йдеться про роботу нафтової промисловості. Однак у відновлюваних альтернатив також є майбутнє, і в новому дослідженні це добре демонструється.

Навряд чи когось здивує те, що живі організми вміють у синтез полімерів. Як найбільш очевидний приклад можна навести целюлозу — основний складник клітин рослин, який часто асоціюється з деревиною. Іншими прикладами може стати хітин комах і безліч білків від яких залежить велика кількість функцій в будь-якому організмі.

E.coli хоч і може викликати не найприємніші асоціації, проте вона має низку незаперечних переваг. Вона найбільш добре вивчена, швидко росте, має велике поширення та відносно безпечна для людини. Крім того, вчені знають, що в неї можна легко вбудувати чужі гени, щоб змусити працювати як біофабрику.

Так і вийшло, що новий штам бактерій "навчили" активувати різні амінокислоти за допомогою спеціального ферменту зі складною назвою бета-аланін КоА-трансферази. Потім за допомогою іншого ферменту з ще більш складною назвою полігідроксиалканоат синтаза (PHA-synthase) ці амінокислоти почали перетворювати на довгі полімерні ланцюжки.

На виході вони отримали різні пластики, властивості яких залежать від того, які амінокислоти брали участь у процесі та у якому співвідношенні. Наприклад, чим більше в процесі використовувалося амінокислоти 3-амінопропіонату (чесно, це остання складна назва), тим м’якішим і гнучкішим ставав кінцевий полімер.

У цілому новий матеріал вийшов певною мірою схожим за властивостями на поліетилен високої щільності. Якщо врахувати, що цей полімер є одним з найбільш використовуваних у світі, то видно, що технологія явно має велике майбутнє.

Як доказ своєї концепції, автори виробили 55 грамів PEA на літр. Вони відзначають, що виробництво можна легко масштабувати, а біорозкладність матеріалу робить його більш екологічно чистою альтернативою традиційним пластикам.

Як повідомлялося раніше, крихітний бактеріальний паразит може заощадити людству мільярди доларів на очищенні води.