הטבע הופך במהירות לערימה ענקית של אשפת פלסטיק. האם אנזימים יכולים לעזור לנו לנקות את הבלגן שעשינו? >>
למעשה, קיימים שישה – כן, שישה! – מצבורי זבל ענקיים שהולכים וגדלים בלב האוקיינוס. אפילו אזורים מרוחקים כמו הקוטב הצפוני נמצאים בסכנה. לאט לאט אנחנו חונקים חלק ניכר מהטבע שסביבנו בזבל שאנחנו מייצרים. דגים, ציפורים ובעלי חיים אחרים צורכים ללא ידיעתם את חמשת טריליון טונות הפלסטיק (והמספר רק הולך וגדל) המפוזרים באוקיינוסים, דבר שיכול לגרום למותם.
מדענים מנסים למצוא פתרונות חדשניים למשבר זיהום הפלסטיק, והם חושבים בקטן – במובן החיובי של המילה. במחקר חדש שהתפרסם בידיעות האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית (Proceedings of the National Academy of Sciences), צוות בינלאומי של מדענים מתאר כיצד הם יצרו – בלי להתכוון לכך – אנזים חדש המסוגל לפרק בקבוקי פלסטיק. פיתוח בר מזל זה עשוי לאפשר לנו, בפעם הראשונה אי פעם, למחזר לחלוטין בקבוקי שתייה מפלסטיק ולהתחיל להשפיע סוף סוף על העלייה המתמדת בזיהום הסביבה שנגרם על ידי הפלסטיק. מקורות המחקר החדש נעוצים בחיידק שהתגלה בשנת 2016 במזבלה ביפן ומסוגל לנצל פוליאתילן טרפתאלט (polyethylene terephthalate או בקיצור PET), כמקור אנרגיה. PET הוא חומר המשמש באופן קבוע בייצור של מליון בקבוקי משקאות קלים הנמכרים כל דקה ברחבי העולם. צוות המדענים החל בזמנו בביצוע בדיקות כדי להבין כיצד החיידק, איאדונלה סקאיינזיס (Ideonella sakaiensis), מצליח לייצר אנזים המסוגל לפרק פלסטיק מסוג PET. הבדיקות הללו, כך התברר, אפילו שיפרו בלי להתכוון את יכולתו של האנזים, הנקרא PETase, לפרק פוליאתילן טרפתאלט. ל-PETase המוטנטי שנוצר נדרשים כעת רק מספר ימים כדי לפרק פוליאתילן טרפתאלט, בהשוואה ל-450 השנים שלוקח לחומר להתפרק באופן טבעי.
המטרה העיקרית היא להשתמש ב-PETase כדי לפרק בקבוקים לפני שהם מגיעים לסביבה. בנוסף, האנזים יוכל להרחיב את הדרכים למיחזור של פלסטיק. "כיום מתמקדות גישות המיחזור של בקבוקי פוליאתילן טרפתאלט במיחזור מכני, שבו קוצצים את הבקבוקים ומשתמשים בהם לדברים שאינם זקוקים לאותן דרישות חומרים כמו בקבוקים," אומר גרג בקהאם (Gregg Beckham), שותף במחקר וחוקר במעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (National Renewable Energy Laboratory) של מחלקת האנרגיה של ארצות הברית. "אנזימים מהונדסים המפרקים פוליאתילן טרפתאלט לאבני הבניין שלו יאפשרו לבצע מיחזור מלא של בקבוק- לבקבוק, ובשאיפה גם יסייעו לצמצם את הצורך בקידוחי נפט הדרוש לייצור של פלסטיק חדש.
לאחר קביעת מבנה האנזים באמצעות הפצצתו בקרני רנטגן במתקן ה-Diamond Light Source בבריטניה, שמסוגל להאיר עצמים בקרניים חזקות פי עשרה מליארד מקרני השמש ומסייע למדענים להבחין בין אטום אחד למשנהו, הצוות שינה מעט את מבנה ה-PETase כדי להשוות אותו לאנזים אחר המפרק קוּטין (פולימר המצוי בשכבת המגן של צמחים). באופן בלתי צפוי, התהליך הזה שיפר ב-20 אחוזים את יכולתו של ה-PETase לפרק פוליאתילן טרפתאלט.
אמנם זהו אינו שיפור קיצוני בהשוואה למקור, אך הוא מצביע על פוטנציאל להמשיך ולהתקדם בדרך להפיכת האנזים לחומר שניתן ליישמו לצרכים אמיתיים וחשובים.
בקהאם וצוותו הגישו כבר בקשה לרישום פטנט והם מקווים להפוך את האנזים ליציב ופעיל בטמפרטורות גבוהות מ-70 מעלות צלזיוס, שבהן הופך הפוליאתילן טרפתאלט אלסטי ומתפרק במהירות גדולה פי 10 עד 100. "בדומה לאבקת כביסה, המכילה אנזימים רבים המיוצרים בקנה מידה תעשייתי במטרה לנקות את הבגדים שלנו, נוכל לדמיין בעיני רוחנו מערכת אנזימים לפירוק פוליאתילן טרפתאלט שבה בקבוקי PET מוכנסים לתוך כור תעשייתי גדול ביחד עם מים חמים ומפורקים במהירות לאבני הבניין שלהם," אומר בקהאם. "קבוצות רבות ברחבי העולם פועלות כיום להשגת מטרה זו, ואני צופה שהיא תהפוך למציאות בעשור הקרוב או, בשאיפה, מוקדם יותר." החיידק אידאונלה סקאיינזיס המקורי איננו המין הראשון שיש לו יכולת לאכול פלסטיק. זחלים של תולעי שעווה (Waxworm) מסוגלים לפרק פלסטיק בתוך כמה שעות, ולתולעי קמח (mealworms) יש חיידקי מעיים המפרקים פוליסטירן (polystyrene). לדעת בקהאם, לאור זיהום הסביבה המצוי בכל מקום "סביר להניח שחיידקים הולכים ומפתחים דרכים מהירות יותר ויעילות יותר לפרק את הפלסטיק שיצר האדם. נראה שהטבע ממציא פתרונות." ומן הסתם, כדאי מאד שגם בני האדם ימציאו כמה פתרונות משלהם.
