Более 60 видов животных способны расщеплять природный биопластик — исследование

Исследователи Института морской микробиологии Общества Макса Планка (ФРГ) обнаружили у животных ферменты, способные расщеплять полигидроксиалканоаты (ПГА) — природные биопластики, которые микроорганизмы используют для хранения углерода и энергии.

• Ранее считалось, что расщеплять ПГА в основном способны микроорганизмы, которые сами производят эти соединения. Однако специалисты нашли соответствующие ферменты у 66 видов животных, относящихся к девяти типам. Среди них — морские и дождевые черви, губки, морские звезды и коллемболы.

Как животные получают бактериальный углерод

Впервые исследователи обратили внимание на этот механизм при изучении морского червя Olavius algarvensis. У него отсутствуют рот и кишечник: животное живет в симбиозе с бактериями, расположенными под кожей, и получает питательные вещества, в том числе переваривая своих симбионтов.

• Один из видов бактерий накапливает значительное количество углерода в форме ПГА. Ученые обнаружили у червя фермент, который расщепляет полимер на более мелкие молекулы. Он вырабатывается именно в той области, где перевариваются бактериальные клетки. Это позволяет животному использовать углерод, накопленный его симбиотическими микроорганизмами.
• После этого исследователи изучили геномы представителей разных групп животных и обнаружили похожие ферменты у десятков видов. Эксперименты подтвердили способность расщеплять ПГА у животных, находящихся на значительном эволюционном расстоянии друг от друга.
• ПГА образуются микроорганизмами в почве, донных отложениях и водных экосистемах. Бактерии и археи используют их как запас углерода и энергии. В отличие от многих синтетических пластиков, эти природные полимеры способны полностью разлагаться биологическим путем.

Значение для круговорота углерода

Открытие указывает на ранее неизвестный механизм передачи микробного углерода по пищевым цепям. Животные могут получать его не только непосредственно от микроорганизмов, но и использовать углеродные запасы, которые бактерии накапливают внутри клеток в виде ПГА.

• Эти соединения применяются и в производстве биоразлагаемых пластиков. Их используют для упаковки, средств гигиены, сельскохозяйственных материалов и медицинских изделий. Для промышленного производства ПГА бактерии выращивают в ферментерах на богатых углеродом субстратах, после чего полимер извлекают и перерабатывают.
• Авторы исследования полагают, что способность животных расщеплять ПГА может быть широко распространена в природе. Однако пока неизвестно, насколько существенную роль этот механизм играет в глобальном круговороте углерода.