Mucizevi evrimleşme: Plastik (PET) ile Beslenen Bakteriler

Güncelleme tarihi: 29 Tem


"Plastiklerin biyolojik bozunması, yapay polimerlerle gezegenimizin artan kirliliğine karşı koymak ve çevre dostu geri dönüşüm stratejileri geliştirmek için umut verici bir yöntem. Polietilen tereftalat (PET), fosil hammaddelerden endüstriyel olarak üretilen ve günümüzde yaygın olarak şişe ambalajı ve tekstil gibi alanlarda kullanılan bir termoplasttır. PET geri dönüşümü için yerleşik endüstriyel süreçler mevcut olmasına rağmen, büyük miktarlarda PET hala çevreye yayılıyor ve bunun önemli bir kısmı dünya okyanuslarına gidiyor."


"PET Yiyen Bakteriler"

Mart 2016'da Japon bilim adamları olağanüstü bir bulgu yayınladılar. Liman kenti Sakai'deki bir plastik şişe geri dönüşüm tesisinin dışından aldıkları çamurda yaptıkları araştırma sonucunda, plastiği parçalama veya "yiyebilme" yeteneğini geliştiren bakterileri keşfettiler. Ideonella sakaiensis 201- F6 adlı bakterinin, plastik yiyerek ürettiği enerjiyle hayatta kaldığı anlaşıldı.


Daha sonraları, bu bakteri üzerinde çalışmalar yapan bilim insanları, Ideonella sakaiensis'in PET'i sindirebilmek için PETase enzimini üretecek şekilde evrimleştiğini tespit ettiler.

Bu bakterinin, PET plastik polimerleri sindirebilen PETase ve MHETase adlı iki özel enzime sahip oldukları keşfedildi. PETase enzimi plastiği, başta MHET olmak üzere daha küçük PET yapı taşlarına ayırıyor, MHETase enzimi ise bunu tereftalik asit ve etilen glikol olmak üzere iki temel yapı taşına böler.



Doğanın İnsanlığa Hediyesi!


PET'lerin dahil olduğu plastik grubu olan polyester'ler doğada da oluşmaktadır. Bitkiler, yapraklarını korumak için bu polyester'den faydalanırlar. Bakteriler de milyonlarca yıldır bu polyester bariyeri aşmak için evrimleşmeye çalışır. "Sentetik plastiklerin doğada büyük miktarlara ulaşmaya başlaması ise esasında son 50 yılda gelişen bir sorun."


İlginç olan şu ki; "bakterilerin bitkilerde doğal olarak bulunan inorganik bileşikleri sindirmeyi öğrenmesi için milyonlarca yıllık zamanları vardı. Ancak sentetik plastikler için hiç zamanları olmadı." Buna rağmen, Ideonella sakaiensis adlı bakterinin, bu kadar kısa bir zaman içerisinde sentetik plastikleri sindirmeyi başaracak şekilde evrimleşebilmesi gerçekten şaşırtıcı bir gelişme.


Amerika, Almanya gibi farklı coğrafyalarda da; PET-Poliüretan gibi plastiklerle beslenen bakteriler tespit edildi.


2016 yılında Osaka'da Ideonella sakaiensis'in keşfinden bir yıl sonra , bilim adamları Pakistan'ın İslamabad kentindeki bir atık imha sahasında ise; plastiği bozabilen bir mantar bildirdiler.


"PET yiyen" bakteriler, sahip oldukları enzimleri (PETase ve MHETase) sayesinde PET'i sindirerek, doğal bileşenlerine dönüştürüyor ve ortaya işlenmemiş PET maddesinin bileşenleri çıkıyor. Sonuç olarak elde edilen madde doğaya zarar vermiyor ve toprağa karışabiliyor.


Enzimin Üretimi ve PET'i Sindirme Mekanizmaları Geliştirilecek

Şimdilik, bakterinin bu sindirim işlemi oldukça yavaş bir şekilde gerçekleşiyor ve doğadaki yüksek miktarlara ulaşan plastikleri çürütmeye yetişebilecek hızda değil. Ancak bilim insanları; birkaç yıl içerisinde, bu işlevi sağlayan genomu geliştirerek PET'in çürütülmesi işlemini hızlandırabileceklerini düşünüyorlar.


Portsmouth Üniversitesi ve NREL (National Renewable Energy Laboratory) tarafından sentezlenen PETaz (PETase) enzimiyle plastiğin parçalanması % 20 daha hızlı hale getirildi.


2018'de Birleşik Krallık ve ABD'deki bilim adamları, plastiği birkaç gün içinde parçalamaya başlayabilecekleri şekilde bakterileri değiştirdiler. Ekim 2020'de, bakterilerin ürettiği iki farklı plastik yiyen enzimi tek bir "süper enzim"de birleştirerek süreç daha da geliştirildi.


Bu konudaki gelişmeler, sürdürülebilirlik için çok fazla önem arz ediyor. Bugün gelinen nokta; bu mikroorganizmalar, doğada biriktirdiğimiz plastik kirliliğe çözüm olmaktan henüz biraz uzak. Ancak iyi tarafından bakalım; mikrobiyal PET degredasyonu üzerine yapılan çalışmalarda hayli hızlı sonuçlar alındığını ve her sene yeni gelişmeler olduğunu söyleyebiliriz.


Belki de gelecekte biyo-bozunur plastik diye bir arayışımız kalmayacak ve zaten tüm plastikler doğada bozunabilir hale gelip döngü tamamlanacak..


Ersin YILDIZ, Nisan 2022


Yararlanılan Kaynaklar;

  • https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0006291X18325117

  • https://www.nature.com/articles/s41467-019-09326-3

  • https://www.bbc.com/turkce/haberler-dunya-43793007

  • https://www.biomedya.com/plastik-yiyen-bakterilerin-hizi-6-katina-cikti

  • https://www.forbes.com/sites/scottcarpenter/2021/03/10/the-race-to-develop-plastic-eating-bacteria/?sh=4ef671cc7406

  • https://en.wikipedia.org/wiki/PETase

  • https://escholarship.org/content/qt4c62f6wg/qt4c62f6wg.pdf?t=qnk1wo