플라스틱 폐기물을 분해하는 박테리아 유전자 해킹

바텀 피더(Bottom Feeders)

우리는 문자 그대로 지구의 오염 위기를 갉아먹는 방법을 가지고 있을지도 모른다.

환경과학과 기술(Environmental Science and Technology)저널에 게재된 새로운 연구의 일환으로, 연구자들은 일반적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 플라스틱에서 자라는 획기적인 박테리아에 대해 추가적인 정보를 제공했으며, 이 박테리아가 폐기물을 구성하는 폴리머를 분해하고 먹을 수 있다는 것을 확인했다.

과학자들은 오랫동안 박테리아인 코마모나스 테스토스테로니(Comamonas testosteroni)의 플라스틱 분해 능력에 관심을 가져왔다. 하지만 연구의 수석 저자인 루드밀라 아리스틸데에 따르면, 이 과정의 메커니즘이 완전히 문서화된 것은 이번이 처음이다.

"환경 미생물의 기계는 우리가 활용할 수 있는 지속 가능한 솔루션을 발견하는 데 여전히 크게 활용되지 않은 잠재력이다."라고 일리노이주 노스웨스턴 대학교의 토목 및 환경 공학과 조교수인 아리스틸데가 워싱턴 포스트에 말했다.

효소 또는 이성

플라스틱을 먹는 능력을 관찰하기 위해 연구원들은 박테리아 샘플을 분리하여 PET 플라스틱 파편에서 배양한 다음 고급 현미경 이미징을 사용하여 미생물 내부, 플라스틱 및 주변 물에서 변화를 찾았다.

나중에 그들은 플라스틱을 분해하는 데 도움이 되는 특정 효소를 식별했다. 그것이 유일한 효소임을 증명하기 위해 그들은 박테리아의 유전자를 편집하여 효소를 분비하지 않도록 했고, 효소가 없으면 박테리아의 플라스틱 분해 능력이 현저히 감소한다는 것을 발견했다.

그 유전자 해킹 트릭은 무슨 일이 일어나는지에 대한 전체적인 그림을 형성했다. 먼저 박테리아는 플라스틱을 어느 정도 씹어 미세한 입자로 분해한다. 그런 다음, 그들은 효소를 사용하여 작은 조각을 단량체 구성 요소로 분해하는데, 이는 생물학적으로 이용 가능한 탄소 공급원을 제공한다.

"이 박테리아가 그 전체 과정을 수행할 수 있다는 것은 놀라운 일이며, 우리는 플라스틱 소재를 분해하는 데 책임이 있는 핵심 효소를 발견했다."라고 아리스티드가 연구에 대한 성명에서 말했다. "이것은 최적화되고 활용되어 환경에서 플라스틱을 없애는 데 도움이 될 수 있다."

PET 프로젝트

연구원들은 물병에 자주 사용되는 PET 플라스틱이 전 세계 고형 폐기물의 12%를 차지한다고 말했다. 또한 폐수에서 발견되는 미세 플라스틱의 최대 50%를 차지한다.

우연히도 C. 테스토스테론(C. testosterone)이 번성하는 환경으로, 예를 들어 바다에 버려지기 전에 박테리아를 조정하여 하수를 정화할 가능성이 있다.

하지만 그렇게 되기 전에 박테리아에 대해 더 많이 이해해야 한다.

"플라스틱에는 여러 종류가 있고, 플라스틱 오염으로 인한 환경 피해를 줄이는 잠재적 해결책도 마찬가지로 많다."라고 연구에 참여하지 않은 시카고 로욜라 대학교 생물학 교수 티모시 홀라인은 워싱턴 포스트에 이렇게 말했다. "우리는 모든 옵션을 동시에 추진할 수 있는 최적의 위치에 있다."