Narava je bioplastiko izumila več sto milijonov let pred človekom. Nova raziskava je pokazala, da jo lahko razgrajujejo tudi številne živali – od drobnih morskih črvov in spužev do deževnikov. Odkritje razkriva doslej neznano pot, po kateri ogljik iz mikroorganizmov vstopa v živalske prehranske verige.
Raziskovalci z Inštituta Maxa Plancka za morsko mikrobiologijo v Bremnu so pri več kot 66 živalskih vrstah iz devetih velikih živalskih skupin odkrili encime, ki razgrajujejo naravne polimere, imenovane polihidroksialkanoati oziroma PHA.
Rezultati so bili 13. avgusta objavljeni v izvirni raziskavi v reviji Nature Ecology & Evolution.
Odkritje ne pomeni, da lahko živali prebavljajo običajno plastično embalažo, vrečke ali mikroplastiko iz nafte. PHA so posebni naravni poliestri, ki jih številne bakterije in arheje izdelujejo kot zalogo ogljika in energije.
Črv brez ust in črevesja je razkril skrivnost
Raziskava se je začela z nenavadnim morskim črvom vrste Olavius algarvensis. Žival meri približno dva centimetra ter nima ust, črevesja niti običajnega sistema za izločanje odpadnih snovi.
Namesto tega pod kožo gosti simbiotske bakterije, ki zanjo proizvajajo hrano in sodelujejo pri recikliranju odpadnih snovi. Črv del teh bakterij tudi prebavi.
Ena od njegovih najštevilnejših bakterijskih partneric lahko kar do 42 odstotkov svojih zalog celičnega ogljika shrani v obliki PHA. Raziskovalce je zato zanimalo, ali lahko črv dostopa do tega bogatega vira energije.
V njegovem organizmu so odkrili encim PHA-depolimerazo, ki naravni polimer razgradi na manjše molekule. Te lahko nato vstopijo v običajne presnovne procese. Analiza molekule mRNA je pokazala, da črv encim proizvaja prav v povrhnjici, kjer prebavlja svoje bakterijske simbionte.
Enake encime imajo tudi deževniki in spužve
Ekipa je nato pregledala genske zapise drugih živali. Sorodne encime je našla pri več kot 66 vrstah, med njimi pri morskih črvih, morskih zvezdah, spužvah, deževnikih in skakačih, drobnih členonožcih, ki živijo v tleh.
Prisotnost podobnih encimov pri tako oddaljenih skupinah nakazuje, da je sposobnost razgradnje PHA zelo stara in bi jo lahko imel že skupni prednik številnih današnjih živali.
Raziskovalci niso ostali le pri primerjavi genomov. V laboratoriju so preverili encime spužve, deževnika in skakača ter potrdili, da lahko vsi razgrajujejo mikrobne PHA.
“Kar se je začelo z odkritjem pri enem samem morskem črvu, se je izkazalo za zelo razširjeno sposobnost,” je ugotovitev povzela prva avtorica raziskave Caroline Zeidler.
Nova pot ogljika skozi ekosisteme
Mikroorganizmi proizvajajo PHA v tleh, morskih sedimentih, čistilnih napravah in številnih drugih okoljih. Ko imajo dovolj ogljika, primanjkuje pa jim kisika ali nekaterih hranil, presežek shranijo v obliki drobnih polimernih zrnc.
Do zdaj je veljalo, da lahko te zaloge učinkovito razgrajujejo predvsem bakterije, glive in nekateri protisti. Nova raziskava kaže, da lahko do njih neposredno dostopajo tudi živali. To pomeni, da imajo PHA verjetno večjo vlogo v kroženju ogljika, kot so znanstveniki domnevali.
PHA že uporabljajo tudi za izdelavo biološko razgradljive embalaže, medicinskih šivov, oblog za rane in kapsul za postopno sproščanje gnojil. Odkritje živalskih encimov bi lahko pomagalo pri raziskovanju, kako se takšni materiali razgrajujejo v različnih okoljih.
Znanstveniki sicer še ne vedo, kako pomemben je ta proces v svetovnem ogljikovem ciklu. Raziskave nenavadnih organizmov in skritih okolij pa vedno znova razkrivajo nepričakovane naravne mehanizme – podobno kot nova teorija o tem, ali je Enceladove tigrove proge izdolbel ocean pod ledom.
Fotografija črva v polni ločljivostiIzvorna stran in licenca Opis: Morski črv vrste Olavius algarvensis v zalivu St. Elmo pri Valletti na Malti. Foto: Diego Delso, delso.photo/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. Fotografija je uporabna na portalu. Avtor opozarja, da je zaradi nezdružljivosti licence ni dovoljeno neposredno naložiti na Facebook.
