I ricercatori hanno modificato geneticamente un microrganismo marino per decomporre la plastica presente nell’acqua salata. Nello specifico, l’organismo modificato può scomporre il polietilene tereftalato (PET), una plastica utilizzata in qualsiasi cosa, dalle bottiglie d’acqua agli indumenti, che contribuisce in modo significativo all’inquinamento da microplastiche negli oceani.
“Questo è entusiasmante perché dobbiamo affrontare l’inquinamento da plastica negli ambienti marini”, afferma Nathan Crook, autore corrispondente di un articolo sul lavoro e assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la North Carolina State University.
“Un’opzione è quella di estrarre la plastica dall’acqua e gettarla in una discarica, ma anche questo pone delle sfide. Sarebbe meglio se potessimo scomporre questa plastica in prodotti che possono essere riutilizzati. lavoro, hai bisogno di un modo economico per scomporre la plastica. Il nostro lavoro qui è un grande passo in quella direzione.”
Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno lavorato con due specie di batteri. Il primo batterio Vibrio natriegens, prospera nell’acqua salata ed è notevole, in parte, perché si riproduce molto rapidamente. Il secondo batterio Ideonella sakaiensisè notevole perché produce enzimi che gli permettono di scomporre il PET e di mangiarlo.
I ricercatori hanno prelevato il DNA I. sakaiensis responsabile della produzione degli enzimi che scompongono la plastica e ha incorporato quella sequenza genetica in un plasmide. I plasmidi sono sequenze genetiche che possono replicarsi in una cellula, indipendentemente dal cromosoma della cellula. In altre parole, è possibile introdurre un plasmide in una cellula estranea e quella cellula eseguirà le istruzioni contenute nel DNA del plasmide. Ed è esattamente ciò che i ricercatori hanno fatto qui.
Introducendo il plasmide contenente il I. sakaiensis geni in V. natriegens batteri, i ricercatori sono riusciti a ottenere V. natriegens per produrre gli enzimi desiderati sulla superficie delle loro cellule. I ricercatori lo hanno poi dimostrato V. natriegens è stato in grado di scomporre il PET in un ambiente di acqua salata a temperatura ambiente.
“Questo è scientificamente entusiasmante perché è la prima volta che qualcuno riferisce di aver ottenuto con successo V. natriegens per esprimere enzimi estranei sulla superficie delle sue cellule,” dice Crook.
“Da un punto di vista pratico, questo è anche il primo organismo geneticamente modificato che conosciamo in grado di scomporre le microplastiche PET nell’acqua salata”, afferma Tianyu Li, primo autore dell’articolo e Ph.D. studente presso NC State. “Questo è importante, perché non è economicamente fattibile rimuovere la plastica dall’oceano e sciacquare via i sali ad alta concentrazione prima di iniziare qualsiasi processo relativo alla scomposizione della plastica”.
“Tuttavia, anche se questo è un primo passo importante, ci sono ancora tre ostacoli significativi”, afferma Crook. “In primo luogo, vorremmo incorporare il DNA di I. sakaiensis direttamente nel genoma di V. natriegens, che renderebbe la produzione di enzimi che degradano la plastica una caratteristica più stabile degli organismi modificati. In secondo luogo, dobbiamo apportare ulteriori modifiche V. natriegens in modo che sia in grado di nutrirsi dei sottoprodotti che produce quando decompone il PET. Infine, dobbiamo modificare il file V. natriegens per produrre un prodotto finale desiderabile dal PET, come una molecola che costituisce una materia prima utile per l’industria chimica.
“Onestamente, la terza sfida è la più semplice delle tre”, afferma Crook. “La decomposizione del PET in acqua salata è stata la parte più impegnativa.
“Siamo anche aperti a dialogare con gruppi industriali per saperne di più su quali molecole sarebbe più desiderabile progettare V. natriegens “Data la gamma di molecole che possiamo indurre i batteri a produrre, e la scala potenzialmente vasta della produzione, per quali molecole l’industria potrebbe fornire un mercato?”
L’articolo “Decomposizione delle microplastiche PET in condizioni di acqua salata utilizzando tecnologie ingegnerizzate Vibrio natriegens,” è pubblicato ad accesso libero nel Giornale dell’AIChE. L’articolo è stato scritto da Stefano Menegatti, professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation, con la sovvenzione 2029327.
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