Учени откриха ензим „Пакман“, който разгражда биопластмаса

Учени от Университета в Констанц, Германия, откриха бактериален ензим, способен да разгражда определени видове биоразградима пластмаса.

Заради необичайно широкия му активен център изследователите го наричат ензим „Пакман“. Откритието, представено в научното списание The ISME Journal и отразено от ScienceDaily на 16 октомври 2026 г., разкрива нов механизъм за разграждане на полиестери в почвата.

Екипът, ръководен от микробиолозите Хари Лернер и Давид Шлехек, е изследвал как почвените микроорганизми разграждат дълговерижни алифатни полиестери (LCAP) – вид биоразградими пластмаси, разработени от изследователи в същия университет.

Според официалното съобщение на Университета в Констанц учените са заровили тънки пластмасови филми на около 10 сантиметра дълбочина в горския хумус на университетската ботаническа градина.

Паралелно са провели лабораторни експерименти с почва от същото място, като са проследявали отделянето на въглероден диоксид – показател за активността на микроорганизмите при разграждането на материалите.

Резултатите показват пълно разграждане на изследваните биоразградими пластмаси за около 250–330 дни при лабораторните условия. Сред тях са LCAP, PHBV и PCL.

За сравнение, целулозата се е разградала за приблизително 80 дни, докато при обикновения полиетилен с висока плътност (HDPE) почти не е установено разграждане за същия период.

Тази разлика е съществена. Откритието не означава, че бактериите вече могат да унищожават всички пластмасови отпадъци, а че определени полимери съдържат химични връзки, които микроорганизмите могат да разрушават.

При изследването на пластмасовите филми с електронен микроскоп учените забелязали множество миниатюрни отвори. Размерът и формата им съответствали на отделни бактериални клетки.

Това ги насочило към предположението, че бактериите не просто отделят разграждащи вещества в околната среда, а могат да използват ензими, прикрепени към собствената им повърхност, за да разрушават пластмасата непосредствено под себе си.

Последвалият ДНК анализ на почвените микробни общности разкрил ген, който се срещал значително по-често в пробите с LCAP.

Той кодира ензим от групата на естеразите, снабден със специална структура, която позволява закрепването му към бактериалната клетъчна мембрана.

Лабораторните изпитвания потвърдили, че ензимът може да разгражда полиестерните вериги до по-малки молекули – мономери, които бактериите могат да усвояват.

Още по-интересна се оказала друга негова способност: ензимът може да разгражда и пеницилин.

Структурата му има сходства с бета-лактамазите – бактериални ензими, които разрушават определени антибиотици и могат да допринасят за антибиотична резистентност.

Тази двойна функция поставя нови въпроси за връзката между микроорганизмите, които живеят върху пластмасови отпадъци, и механизмите на антибиотична резистентност.

Въпреки това способността на ензима да разгражда пеницилин в лаборатория не доказва сама по себе си, че всички бактерии, които го произвеждат, са устойчиви на антибиотика.

Изследователите установили и причината за необичайното му прозвище. Триизмерният модел показва широко отворен активен център, в който могат да се свързват сравнително големи молекули, включително полимерни вериги.

Именно тази особеност напомня на широко отворената уста на героя от популярната видеоигра „Пакман“.

„Намирам това за окуражаващо, защото изглежда, че бактериите могат да се приспособяват към разграждането на полиестерни пластмаси по-бързо, отколкото очаквахме“, коментира проф. Давид Шлехек.

Според него ключът към намаляването на пластмасовото замърсяване е разработването на материали, които съдържат химични връзки, достъпни за микробните ензими.

Научното изследване е публикувано под заглавието „Bacterial family-VIII esterase displays dual activities: hydrolysis of polyester bioplastics and β-lactam antibiotics“.

Откритието не предлага универсално решение на проблема с пластмасовите отпадъци. То обаче показва как изборът на подходящи материали и естествените способности на микроорганизмите могат да помогнат за ограничаване на дълготрайното замърсяване.

Предстои да бъде установено доколко този механизъм може да бъде използван в практически технологии за разграждане и обработка на биоразградими пластмаси.