Grupa japanskih znanstvenika 2001. je posjetila smetlište i otkrila organizam koji može promijeniti svijet. U smećem zasićenom tlu pronašli su sluzavi sloj koji je prekrivao komadiće plastike, a nakon analize u laboratoriju otkrili su da je riječ o bakteriji koja je otkrila način na koji se hraniti plastikom. Ovaj snalažljivi mikroorganizam je pomoću specijalnih enzima uspio izvlačiti ugljik iz plastike te ga koristiti kao hranu, rastavivši plastiku tijekom tog procesa.

Tim predvođen Koheijem Odom prvotno je bakteriju, kojoj je nadjenuo ime Ideonella sakaiensis (po gradu otkrića, Sakaiju), planirao primijeniti za omekšavanje materijala poput poliestera (koji se izrađuje od istog materijala kao boce za piće). Međutim uskoro je otkriveno da novootkrivena bakterija ima puno veći raspon primjene. Prema mikrobiologu Odi, 'jako je bitno promatrati mikrosvijet zato što bakterije imaju neke jako dobre ideje'.

Njegov rad je 2001. ostao neobjavljen, uglavnom zbog manjka interesa za mikroorganizme koji konzumiraju plastiku i, načelno, premalo obzira za sve izvjesnije ekološke teme koje će se, na veliku žalost cijelog čovječanstva, u idućih dvadeset godina pokazati prilično relevantnima.

Spas u eri mikroplastike

Recikliranje i rastavljanje plastike i danas je prilično neadekvatno, naglašava Guardian. Njeno recikliranje uključuje mrvljenje i pretvaranje u nižu 'kakvoću'. Dok se staklo i aluminij mogu beskonačno reciklirati, kakvoća glatke plastike boca za vodu degradira se svakom obradom. Tako ćemo od plastike boca dobiti plastiku za torbice, koja će postati izolacijom za jakne, a ona će postati materijalom za ispunjavanje pukotina na cesti - koji se više ne može reciklirati.

Ovaj 'put prema dolje' je, ukratko, trenutno najbolji mogući scenarij. U stvarnosti samo devet posto plastike završi u reciklaži, a ostatak se spaljuje. Problem sa spaljivanjem je to što se pritom u atmosferu ispušta velika količina ugljika, uz sve otrovne kemikalije s kojima je plastika pomiješana.

Rad Ode o bakterijama koje jedu plastiku 2016. je konačno objavljen u časopisu Science te je odmah privukao pažnju znanstvene zajednice. Bakterija koju je prije 15 godina otkrio na smetlištu u Sakaiju postala je zvijezdom mnogih drugih znanstvenih radova. Uz osjetno veću osviještenost o zagađivanju okoliša, priča o mikroorganizmu koji probavlja plastiku te potiče snove o potencijalnom ekološkom spasu postala je zvijezda vodilja za svijet zatečen sve većim ekološkim pesimizmom. Problem je, doduše, to što enzim koji koristi Ideonella sakaiensis ne rastavlja plastiku 'dovoljno brzo', što znači da ga znanstvenici moraju učiniti učinkovitijom. Na sreću, bakterije su vrlo sklone mutacijama te se vrlo lako adaptiraju novim uvjetima, što znači da se uz dovoljno eksperimenata može doći do organizma, odnosno enzima koji će se početi koristiti na industrijskoj razini.

Biolozi diljem svijeta se, doduše, pitaju je li dosadašnje istraživanje usmjereno na pogrešnu bakteriju. Na koncu, većina bakterija na Zemlji još nije otkrivena, a istraživanje 'čuda iz Sakaija' u svrhu industrijske primjene slično je pripremi Toyote Yaris za utrkivanje u Formuli 1. Negdje se možda nalazi bakterija koja njezin posao obavlja puno učinkovitije, samo što je do danas još nismo otkrili. Premda hipotetska ideja ima znanstvenu osnovu, bakterija koja je učinkovitija od Ideonelle sakaiensis još nije pronađena.

Put prema savršenom enzimu

Srećom, u posljednja četiri desetljeća znanstvenici su postali nevjerojatno vješti u inženjeringu i manipuliranju enzimima. Kada je riječ o razgradnji plastike, 'enzim Ideonelle zapravo je vrlo rano u svom evolucijskom razvoju', kaže Andy Pickford, profesor molekularne biofizike na Sveučilištu u Portsmouthu.

Kada bilo koji živi organizam želi razgraditi veći spoj bilo da je riječ o nizu DNK, složenom šećeru ili plastici okreće se enzimima, sićušnim molekularnim strojevima unutar stanice, specijaliziranim za taj zadatak. Enzimi djeluju tako da pomažu odvijanje kemijskih reakcija na mikroskopskoj razini, ponekad prisiljavajući reaktivne atome bliže jedan drugome kako bi ih vezali ili uvijajući složene molekule na određenim točkama kako bi bile slabije i raspale se.

Ako želite poboljšati učinak prirodnih enzima, postoje pristupi koji djeluju u gotovo svakom slučaju. Kemijske reakcije obično bolje funkcioniraju na višim temperaturama (zbog toga je, ako želite ispeći kolač, bolje namjestiti pećnicu na 180 umjesto na 50 Celzijevih stupnjeva), no većina enzima je najstabilnija na temperaturi okoline organizma u kojem djeluju 37 stupnjeva u slučaju ljudi. Prepisivanjem DNK koja kodira enzim, znanstvenici mogu prilagoditi njegovu strukturu i funkciju, čineći ga stabilnijim na višim temperaturama, recimo, što mu pomaže da brže radi.