科学者がプラスチックを食べる菌類を発見

2023 年 5 月 12 日

Matthew Agius は、Cosmos Magazine のサイエンス ライターです。

研究者らは、広く使用されているプラ​​スチックを食い荒らす菌類を発見し、現在そのプロセスを拡大しようとしている。

この研究で研究された菌類は、土壌カビであるアスペルギルス・テレウスやエンギョドンティウム・アルバムなど、自然界によく見られるもので、プラスチックの分解を助ける特別な酵素を持っています。

どちらもポリプロピレンを分解する可能性があります。ポリプロピレンは、包装、自動車部品、バッテリーの製造に使用され、他の工業生産で広く使用されている安価で柔軟なプラスチックです。

プラスチックの使用、特に産業上の使用がすぐに終わる可能性は低い。 しかし、生態系汚染におけるプラスチックの役割や化石油使用の最終製品としてのプラスチックの役割に対する社会の意識が高まるにつれ、環境への影響がより少ない材料への需要が高まっています。

菌類がプラスチックを噛み砕くかどうかをテストするために、研究者らはポリプロピレンのサンプルを熱、紫外線、またはフェントン試薬（過酸化水素と鉄の溶液）で前処理した。

次に、サンプルを 2 つの真菌のいずれかの単一培養物を含むペトリ皿に加え、30 日間および 90 日間インキュベートしました。

1 か月以内にプラスチックの 5 分の 1 が減りました。 3か月で4分の1以上が消えた。

プラスチックを分解する別の細菌が古い謎を解く鍵になる可能性がある

しかし、菌類には口がありません。では、なぜ菌類はプラスチックを「食べる」ことができるのでしょうか? シドニーの研究室で観察されたプロセスは、要約すると、各菌類が生成する独自の酵素によって、ポリプロピレンを菌類が取り込める単純な分子に分解することが可能になります。

実験の一環として綿密に研究されているのはこれらの酵素です。

「私たちは、このプラスチックの分解を実際に助けるこれらの酵素がどれほど効果的であるかを知りたいのです」と、アリ・アッバス教授の監督の下、シドニー大学化学分子工学部で実験を行ったアミラ・ファルザナ・サマット氏は言う。

「基本的に、真菌によって生成される酵素には多くの種類がありますが、私たちは他の多くの種類の真菌によって生成されることが知られているこの特定のラクターゼ酵素に焦点を当てます。」

初期の兆候は、真菌の饗宴から水素、二酸化炭素、メタンが発生すること、およびマイクロサイズのプラスチック片が発生することを示唆しています。

サマト氏とアッバス氏の研究は現在実験室規模で行われているが、初期の結果から将来のプロセスの拡大に期待が持てる。

大学の真菌学の専門家と協力して、プラスチック分解に安全に使用できる自然状態の菌類を特定することで、望ましくない物質をより速く、より効率的に噛み砕くことができる他の潜在的な候補者が存在する可能性があります。

「これを商用実装するまであと数歩です」とアッバス氏は言う。

「それには化学プロセス工学が必要になりますが、私たちは現在、このプロセスをパイロット施設まで確実にスケールアップできるように取り組んでいます。」

彼らの実験を通じて答えが得られ、商業的な成果につながる可能性がある疑問の 1 つは、菌類がそもそも必要なのかどうかということです。 真菌によって産生される特定の酵素が劣化の原因である場合、これらの分子を単離できる可能性があります。

しかしサマト氏は、他の真菌の特性が分解プロセスを助ける場合、そのような動きには明らかな欠点が生じる可能性があると警告している。 彼女が生物学的システム全体の利用に焦点を当てているのはこのためです。

「特定の酵素だけが効果があるわけではないことが分かっているので、微生物全体を使用する方が実際にはより効果的であることがわかりました。 他の種類の酵素も同様です」とサマット氏は言う。

「これらの菌類が生成できるあらゆる酵素や二次代謝産物を抽出するための実験ラインナップはまだ揃っていません。

「たとえば、ある日、すべての代謝産物や酵素を決定し、他のものと比べて特に分解率の高いものを選択できるようになったら、それができるかもしれません。