Bu keşif, plastik bağımlılığımıza çözüm olabilir.
İlk kez Japonya’da bulmuşlardı. Araştırmacılar, bir plastik geridönüştürme tesisinde toprakta gizlenmiş halde duran bir mikrop keşfetmişlerdi. Mikrop, attığımız gazlı içecek şişelerinin hakim olduğu doğal yaşam alanında onları yemek üzere evrimleşmişti.
Bu keşif 2016 yılında duyurulmuştu. Bilim insanları şimdi daha iyisini yaptı. Japon mikrobun plastiği nasıl çözdüğünü incelerken, yanlışlıkla bakteriden daha iyi verim sunan mutant bir enzim oluşturdular. Ayrıca enzimde yapılacak ilave değişiklikler, insanlığın devasa boyuttaki plastik sorununa karşı hayati bir çözüm sunabilir.
İngiltere’deki Portsmouth Üniversitesinde yapısal biyolog olan John McGeehan şöyle söylüyor: “Beklenmedik şeyler bulma olasılığı, temel bilimsel araştırmalarda ve önemli bir rol oynuyor ve bizim buradaki keşfimiz de bu konuda istisna değil”
“Bu beklenmedik keşif, bu enzimlerin daha fazla geliştirilebileceğini gösteriyor ve bizi, giderek büyüyen plastik atık yığını konusunda bir geri dönüşüm çözümüne yaklaştırıyor.”
ABD Enerji Bakanlığının Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarındaki (NREL) araştırmacıların da yer aldığı McGeehan’ın takımı, PETazın kristal yapısını araştırırken tesadüf eseri bu mutant değişikliği bulmuş. PETaz, Japon mikrop Ideonella sakaiensis‘e PET (diğer adıyla polietilen tereftalat) plastiklerini ayrıştırmada yardımcı olan enzime verilen isim.
PET’in patenti 1940’lı yıllarda alınmıştı. Bu süre epey uzun gibi görünebilir ancak evrimsel açıdan bakılırsa epey yeni bir durumda. Yani aslında I. sakaiensis plastik yiyebilse de, bunu yapmayı daha yeni öğrendi, bu sebeple çok hızlı yemiyor.
Gezegen üzerindeki plastik kirliliğinin devasa boyutu göz önüne alındığında, bu durum bir sorun oluşturuyor. Milyarlarca ton atık, çöp sahalarında birikiyor ve okyanuslara saçılıyor, hatta balıkları, onlara yer bırakmamakla tehdit ediyor; cidden.
Ancak bu durum, PETazın tembel bir enzim olduğu anlamına gelmiyor; çünkü PET’in doğal şekilde ayrışması yüzyıllar sürüyor ve enzim, bakterinin bu süreyi sadece birkaç güne indirmesine olanak sağlıyor.
NREL’de yapısal biyolog olan Bryon Donohoe şöyle söylüyor: “Sadece 96 saat sonra, PETazın PET’i ayrıştırdığını elektron mikroskobu ile açık bir şekilde görebilirsiniz”
“Üstelik burada, okyanuslarda ve çöp sahalarında bulunan gerçek örnekler kullanılıyor.”
Takım, PETaz’ın molekül seviyesindeki verimini incelemek amacıyla, enzimin ultra yüksek çözünürlükteki 3 boyutlu örneğini üretmek için X ışınlarını kullandı ve PETaz’ın, hedefindeki PET’e tutunmasına ve onu ayrıştırmasına olanak sağlayan faal bölgesine eşi görülmemiş bir bakış sağladı; ve ayrıca şans eseri, bu işleyişin nasıl geliştirilebileceğini ortaya çıkardı.
“Bu biyolojik katalizörün iç işleyişlerini görebilmek, bize daha hızlı ve daha verimli bir enzim oluşturmanın planlarını sundu” diyor McGeehan.
Plastiği nasıl ayrıştıracaklarını çözmek amacıyla, PETaz enziminin PET mevcut olduğu zaman evrimleşmiş olması gerektiğini varsayan araştırmacılar, PETazın faal bölgesini değiştirerek, onu kütinaz adı verilen başka bir enzime yakınlaştırıp yakınlaştıramayacaklarını görmek istediler.
Ancak beklemedikleri bir şey oldu ve yaptıkları bu değişim, enzimin plastiği ayrıştırma konusunda daha da iyi hale getirilebileceğini gösterdi.
“Şaşırtıcı bir şekilde, PETas mutantının PET’i ayrıştırma konusunda doğal PETaz enziminden daha iyi olduğunu keşfettik” diyor NREL malzeme bilimcisi Nic Rorrer.
“Bilgisayarlı araçları kullanarak PET’in PETaz katalizörüne nasıl bağlandığını anlamak, bu artan verimin sebeplerini aydınlatmaya yardımcı oldu. Bu sonuçlar göz önüne alındığında, enzimin faaliyetini daha fazla artırma bakımından önemli bir potansiyelin bulunduğu açık.”
Mutant PETaz, plastiği ayrıştırma konusunda doğal olarak ortaya çıkan enzime göre şimdiye kadar sadece yüzde 20 daha verimli olsa da, takım artık asıl önem taşıyan şeyin, bu enzimlerin uygun hale getirilebileceğini ve büyütülebileceğini bilmemiz olduğunu söylüyor.
Bu durum, gelecekte üzerinde mühendislik uygulanan örneklerin, plastiği ayrıştırma konusunda çok daha iyi çalışması gerektiği anlamına geliyor. Belki diğer tür maddeleri de geri dönüştürmemize yardımcı olabilirler.
Örneğin, değiştirilmiş PETaz aynı zamanda PEF (polietilen furandikarboksilat) adı verilen ve PET yerine geçen, doğal PETazın işleyemediği bir maddeyi de ayrıştırabiliyor.
Bu yeniliklerin, uzun süredir biriktirdiğimiz milyarlarca ton plastiği ayrıştırmak üzere güçlendirilebilmesi için biraz zaman gerekiyor. Ancak şimdi bunun mümkün olduğunu bildiğimizden, bilimi kullanarak doğal olmayan maddeleri ayrıştırma konusunda doğaya bir yardım uzatabiliriz. Yoksa bu şeyler yeteri kadar hızlı yok olmayacaklar.
NREL’de biyoteknolog olan Gregg Beckham, “Bizim öğrendiğimiz şey, PETazın PET’i ayrıştırmak için henüz tamamen uygun olmadığı” diye açıklıyor.
“Artık bunu gösterdiğimiz için, şimdi protein mühendisliği araçlarını ve evrimi uygulayarak bunu geliştirmeye devam etme zamanı.”
Bulgular, Proceedings of the National Academy of Sciences bülteninde sunuldu.
ScienceAlert
Bilimsel gelişmeler de, tesadüflerin rolü çok büyük. Teşekkürler tesadüf:)