Тэг: ученые

Ученые из Института океанологии при Академии наук КНР сообщили: гриб за четыре месяца разлагает практически любой пластик на 95%, а отдельные виды (полиэстер и полиуретан) – за две недели. При этом жизнедеятельность этого представителя царства грибов не наносит вреда окружающей среде.




Новое открытие может стать решением масштабной проблемы загрязнения морей и океанов пластиковыми отходами. Сейчас в моря, по разным оценкам, ежегодно выбрасывается от 8 до 12,5 миллиона тонн пластика, который обеспечивает 80% от всех эмиссий твердых отходов в океаны. По прогнозу ученых, если такая ситуация сохранится, то к 2050 году общий вес пластиковых отходов в океане превысит вес всей океанской рыбы.

Впрочем, пластик наносит огромный вред не только обитателям морских глубин. Практически одновременно с новостями об обнаружении морского "антипластикового гриба" мир облетели известия от голландских ученых: впервые доказано, что продукт пластикового загрязнения – микропластик – оседает не только в кишечнике человека, но и проникает в кровь, может накапливаться во многих органах, нанося существенный вред здоровью. Исследователи обнаружили микропластик в крови 80% из случайной выборки пациентов. Они не исключили, что этот вредный продукт может проникать даже в мозг человека. Картину наносимого человеческому организму вреда еще предстоит выяснить. Однако уже сейчас понятно, что "проблемный статус" загрязнения пластиком повышается от разряда "птичку/рыбку жалко" до масштаба угрозы общественному здравоохранению.

Вопрос создания "грибного щита" от пластикового загрязнения китайскими учеными прорабатывается уже много лет. Так, в 2017 году исследователи из КНР совершили уникальную и очень перспективную находку на одной из мусорных свалок Пакистана: это уже не морской, а "сухопутный" гриб, который питается пластиком, разлагая его. Впрочем, массовое применение представителей грибного царства для борьбы с пластиковым загрязнением требует дополнительных исследований. На это уйдет время, а соответствующие контрмеры нужно предпринимать уже сейчас. Власти Китая это прекрасно понимают, возведя борьбу с пластиком до уровня государственной политики. Показательно, что в плане социально-экономического развития КНР на 2022 год проблема пластиковых отходов упомянута трижды. Поставлена задача "продолжать борьбу с пластиковым загрязнением во всей цепочке от производства пластика до его утилизации".

В этом отношении в КНР делается уже многое. Перво-наперво, страна избавилась от "импортного" пластика. С 2018 года Китай запретил импорт пластиковых отходов, которых до тех пор импортировал в объеме до 7,5 милллиона тонн ежегодно. Активно ведутся работы по широкому внедрению биоразлагаемого пластика. Несколько лет назад китайские ученые разработали новый вид пластика, который разлагается в морской воде за считанные дни. Новый материал немедленно запустили в производство.

Дальше – больше: в 2019 году по пути отказа от пластика пошла китайская индустрия гостеприимства. Отели многих китайских городов убрали с полок одноразовые туалетные принадлежности – один из серьезных источников загрязнения окружающей среды пластиком. В КНР насчитывается 13-15 миллиона гостиничных номеров. При их загруженности на 50%, ежедневно по Китаю на свалку отправляется 6,5 миллиона комплектов одноразовых туалетных принадлежностей. Лидером борьбы с пластиковым загрязнением в Китае является курортный остров Хайнань. Там в 2020 году уже ввели запрет на продажи одноразовой тары из неразлагаемого пластика. Введен запрет на производство, продажу и использование пластиковых пакетов, стаканчиков, соломок и упаковок для еды. К 2025 году мораторий распространится на всю одноразовую продукцию из неразлагаемого пластика.

В сентябре 2021 года министерство экологии и окружающей среды КНР обнародовало "дорожную карту" по борьбе с пластиковым загрязнением: его планируют свести к минимуму к 2025 году. План действий, в частности, предполагает отказ служб доставки еды от пластиковой тары, создание специальных индустриальных парков для переработки пластиковых отходов, а также более активную работу по очистке озер и прибрежных морских вод от накопившегося в них пластика.

Белок леггемоглобин из клубеньков бобовых может стать важным компонентом «альтернативного мяса» из растительного сырья.

Дополнительный способ его получения — синтез в бактериях, дрожжах и других микроорганизмах. Российские ученые исследовали производство этого белка в активном оксигенированном (насыщенном кислородом) состоянии в кишечной палочке при помощи гена леггемоглобина из сои. О результатах они рассказали на страницах журнала Molecules. Работа проводилась в рамках НЦМУ «Агротехнологии будущего».



В центре молекулы гемоглобина находится гем — «ядро» с железом, которое очень эффективно присоединяет и прочно удерживает кислород и оксид азота. Благодаря этой особенности гемоглобин отвечает за транспортировку кислорода не только в человеческой крови: некоторые растения тоже научились его применять. Бобовые пользуются своей разновидностью этого белка — леггемоглобином (или легоглобином). Он накапливается в азотфиксирующих клубеньках бобовых растений, где помогает снабжать живущие там симбиотические бактерии кислородом для дыхания и выполняет множество других функций. Однако если синтезировать его в клетках микроорганизмов, этот белок может вести себя и как антиоксидант, и как окислитель, рискуя повредить клетки из-за образования свободных радикалов. Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН решили проверить, как будет работать леггемоглобин в бактериях Escherichia coli, и узнать, в какой концентрации и в каком виде культура клеток может производить леггемоглобин безопасно для себя.

«Долгое время леггемоглобин исследовали только как компонент азотфиксирующих систем растений, от которых зависит урожай бобовых. Однако за последние несколько лет интерес к этому белку возрос. Дело в том, что в пищевой промышленности повышается спрос на растительные белки, которые могут быть использованы как сырье для так называемого «растительного мяса».

Леггемоглобин, который делает содержимое клубеньков похожим на кровь, может стать ингредиентом для таких продуктов — в том числе потому, что он содержит железо в форме, которая легко усваивается человеческим организмом - в той же форме, в какой оно содержится в гемоглобине человека. Возможно, основным источником леггемоглобина в промышленных масштабах будет соя. Это растение сравнительно легко выращивать, а его клубеньки содержат нужный белок в больших концентрациях.

Альтернативный способ — получение леггемоглобина биотехнологическими методами. Для этого гены, отвечающие за его синтез, помещают в клетки бактерий, дрожжей или других микроорганизмов», — комментирует свою работу доктор биологических наук Алексей Топунов, заведующий лабораторией азотфиксации и метаболизма азота ФИЦ Биотехнологии РАН.

В предыдущих работах российские биологи продемонстрировали, что ферменты бактерий могут помочь поддерживать синтезированный леггемоглобин в активном восстановленном состоянии. Однако леггемоглобин — чужеродный для бактерий и очень активный белок, и его присутствие может нарушить стабильность биохимических процессов, необходимых для жизни клетки. В новой работе биологи проверили, будет ли производство леггемоглобина сильным окислительным стрессом для клетки, или же, как в некоторых аналогичных системах, бактерия найдет способы противостоять этому эффекту. В экспериментах использовались три клеточные культуры кишечной палочки: одна из них синтезировала нужный белок в небольших количествах, другая — в больших, а третья, контрольная, не синтезировала вообще.

При помощи различных биохимических и физико-химических методов ученые проанализировали взаимодействие леггемоглобина с веществами, вызывающими клеточный стресс - соединениями оксида азота и активными формами кислорода. Несмотря на работу бактериальных ферментов, которые противостоят окислительному стрессу, леггемоглобин сделал E. coli более чувствительными к такому воздействию.

«В использованной бактериальной системе прооксидантное (окислительное) действие леггемоглобина преобладало над антиоксидантным. Это можно объяснили тем, что на производство нового белка клетки затрачивали дополнительную энергию и ресурсы, поэтому бактериям было труднее еще и нейтрализовать окислительные эффекты, а, кроме того, и сам леггемоглобин мог переходить в другую форму и становиться более сильным окислителем. Полученные данные помогут лучше разобраться в механизмах работы этого белка как в клубеньках, так и в микроорганизмах, что поможет в синтезе этого белка и других гемоглобинов методами биотехнологии», — уверен Алексей Топунов.