BERLÍN – Plasty si spájame predovšetkým s moderným svetom, príroda však ich biologickú verziu „vynašla“ dávno pred človekom. Vedci teraz zistili, že schopnosť rozkladať prírodné bioplasty nemajú iba mikroorganizmy. Rovnakú schopnosť objavili u desiatok živočíšnych druhov a podľa výskumníkov ju zvieratá môžu využívať už stovky miliónov rokov. Objav mení pohľad na to, ako sa uhlík pohybuje potravovým reťazcom.
Baktérie a ďalšie mikroorganizmy vyrábali biologicky rozložiteľné „plasty“ dávno predtým, ako ľudia začali produkovať ich priemyselné alternatívy. Ide o látky nazývané polyhydroxyalkanoáty (PHA), ktoré mikroorganizmy ukladajú vo svojich bunkách ako zásobu uhlíka a energie. Vedci dlho predpokladali, že tieto látky dokážu rozkladať iba samotné mikroorganizmy. Nový výskum však ukázal, že táto schopnosť je v živočíšnej ríši oveľa rozšírenejšia.
Ako informoval portál ScienceDaily, vedci z Max Planck Institute for Marine Microbiology v nemeckých Brémach objavili enzýmy schopné rozkladať PHA u množstva živočíchov vrátane morských červov, hviezdic či dážďoviek. Výsledky štúdie publikovali v odbornom časopise Nature Ecology & Evolution.
Všetko odštartoval zvláštny morský červ
K objavu priviedol vedcov nenápadný morský červ Olavius algarvensis, ktorý je výnimočný tým, že nemá ústa ani tráviacu sústavu. Je dlhý približne dva centimetre a jeho prežitie závisí od symbiotických baktérií žijúcich pod jeho pokožkou.
Červ tieto baktérie využíva ako zdroj potravy. Jeden z jeho bakteriálnych partnerov pritom ukladá obrovské množstvo uhlíka práve vo forme PHA. Vedcov preto zaujímalo, či sa živočích dokáže dostať aj k tejto bohatej energetickej zásobe.
Odpoveď bola kladná. Výskumníci v tele červa identifikovali enzým, ktorý dokáže mikrobiálne PHA rozložiť na menšie molekuly využiteľné živočíchom. Pomocou zobrazovacích metód navyše zistili, že enzým vzniká presne na miestach, kde červ trávi svoje bakteriálne symbionty.
Rovnakú schopnosť má najmenej 66 druhov
Najväčšie prekvapenie však prišlo až potom. Vedci preskúmali genómy ďalších živočíchov a podobné enzýmy našli u viac ako 66 druhov patriacich do deviatich rôznych živočíšnych kmeňov.
Nešlo pritom iba o blízkych príbuzných morského červa. Laboratórne testy potvrdili schopnosť rozkladať mikrobiálny bioplast napríklad pri enzýmoch pochádzajúcich z hubky, dážďovky či chvostoskokov.
„To bolo skutočné prekvapenie,“ uviedla prvá autorka výskumu Caroline Zeidler. Objav, ktorý sa začal skúmaním jediného morského červa, sa tak ukázal ako schopnosť rozšírená medzi veľmi vzdialenými vetvami živočíšnej ríše.
Čo vlastne prírodný bioplast je?
PHA vznikajú prirodzene v baktériách a archeách. Keď majú mikroorganizmy k dispozícii viac uhlíka, než práve potrebujú, uložia si ho vo svojich bunkách ako energetickú rezervu. Tieto látky sa preto prirodzene nachádzajú v pôde, sedimentoch aj vodnom prostredí.
Rovnaké zlúčeniny dnes využíva aj priemysel na výrobu biologicky rozložiteľných plastov. Baktérie sa pestujú vo veľkých fermentačných nádržiach a dostávajú suroviny bohaté na uhlík, napríklad cukry, škrob či rastlinné oleje. Následne vytvoria PHA, ktoré možno spracovať na materiál podobný plastu.
Využitie nachádzajú napríklad v potravinových obaloch, hygienických výrobkoch či poľnohospodárstve. Uplatnenie majú aj v medicíne, napríklad pri výrobe vstrebateľných implantátov, stehov, obväzov alebo systémov na postupné uvoľňovanie liečiv.
Zvieratá ich zrejme konzumujú stovky miliónov rokov
Nový objav naznačuje, že zvieratá môžu predstavovať doteraz prehliadanú súčasť prirodzeného rozkladu týchto látok. Zároveň sa ukazuje, že dokážu využívať zásoby uhlíka vytvorené mikroorganizmami, o ktorých si vedci doteraz mysleli, že sú pre živočíchy nedostupné.
„Zvieratá sa pravdepodobne živia pôvodným prírodným bioplastom už stovky miliónov rokov – my to objavujeme až teraz,“ vysvetlila spoluautorka štúdie Maggie Sogin.
Objav môže zmeniť pohľad na kolobeh uhlíka
Vedci zatiaľ nevedia, aký rozsiahly je tento proces v prirodzených ekosystémoch ani akú veľkú úlohu zohráva v globálnom kolobehu uhlíka. Výsledky však odhaľujú nový spôsob, akým sa uhlík uložený mikroorganizmami môže dostať ďalej do živočíšnych potravových reťazcov.
Výskum zároveň ukazuje, že prírodné „plasty“ nie sú modernou novinkou. Existovali dávno pred ľudstvom a príroda si počas evolúcie vytvorila aj mechanizmy, ako ich vyrábať, konzumovať a opätovne rozkladať.
