חיידקים בשירות אקולוגי – פלסטיק

הבעיות האקולוגיות והבריאותיות של זיהום פלסטיק עולמי נפוצות מדי, שכן הייצור ההמוני של פלסטיק ב-70 השנים האחרונות עלה בערך – מכ-2 מיליון טון בשנה ליותר מ-400 מיליון טון כל שנה. מתוך הייצור הזה, מגיעים כ-8 מיליון טונות של פלסטיק לאוקיינוסים בעולם.

ההתפרקות הטבעית של הפלסטיק היא מאוד איטית. למשל משך החיים של בקבוק פוליאתילן טרפתאלט (PET), סוג של פלסטיק נפוץ באריזות מזון ובקבוקי משקאות,שמייצג 12% מסך השימוש בפלסטיק העולמי ומהווה עד 50% מהמיקרו-פלסטיק במי שפכים, יכול להיות עד מאות שנים.

הגידול והצטברות פסולת הפלסטיק באוקיינוסים וביבשה היא בעיה גלובלית אמיתית ויש צורך גובר בפתרונות לניהול הפסולת הזו.
מסתמן שהזמן הזה כנראה נתן מספיק זמן אבולוציוני לחיידקים שונים הנמצאים בסביבה להגיב לתרכובות הללו, כי אנזימים רבים ושונים התגלו במחקרים שיש להם יכולת לפרק פלסטיקים שונים.

במחקר שפורסם באוקטובר 21 בכתב העת mBIO, ניתחו דגימות של DNA סביבתי ממאות מקומות ברחבי העולם. החוקרים השתמשו במודלים ממוחשבים כדי לחפש אנזימים מיקרוביאליים בעלי פוטנציאל פירוק פלסטיק, אשר לאחר מכן הוצלבה עם המספרים הרשמיים של זיהום פסולת פלסטיק במדינות ואוקיינוסים.
החוקרים מציינים שבאמצעות המודלים הללו, הם מצאו שורות מרובות של ראיות התומכות בעובדה שפוטנציאל הפירוק הפלסטי של המיקרוביום העולמי נמצא בקורלציה חזקה למדידות של זיהום פלסטיק סביבתי – הדגמה משמעותית של איך הסביבה מגיבה ללחצים שאנו מפעילים עליה, כלומר יותר אנזימים באזורים המזוהמים ביותר.
במילים אחרות, הכמות והמגוון של אנזימים המכלים פלסטיק הולכים וגדלים, בתגובה ישירה לרמות מקומיות של זיהום פלסטיק. בסך הכל, נמצאו למעלה מ-30,000 אנזימים 'הומולוגים' בעלי פוטנציאל לפרק 10 סוגים שונים של פלסטיק נפוץ.
[ *** הומולוגים הם קבוצה של רצפי חלבונים החולקים תכונות דומות ***].
חלק מהמקומות שהכילו את הכמויות הגבוהות ביותר היו אזורים מזוהמים מאוד, למשל דגימות מהים התיכון ומדרום האוקיינוס ​​השקט.
החוקרים מדגישים שנכון לעכשיו, מעט מאוד ידוע על האנזימים המפרקים פלסטיק, ולא ציפו למצוא מספר כה גדול מהם על פני כל כך הרבה חיידקים ובתי גידול סביבתיים שונים. זו תגלית מפתיעה שבאמת ממחישה את היקף הנושא.

החוקרים מאמינים שתוצאותיהם עשויות לשמש לגילוי והתאמת אנזימים לתהליכי מיחזור חדשים.

ולכן הם מציעים שהשלב הבא יהיה לבדוק את האנזימים המבטיחים ביותר ולחקור מקרוב את תכונותיהם ואת קצב הפירוק הפלסטי שהם יכולים להשיג.
https://www.chalmers.se/en/current/news/life-plastic-degrading-enzymes-correlate-with-pollution/

*** תוספת יולי 24
תרכובות פר ופולי-פלואורואלקיליות (PFAS), מכונים גם "כימיקלים לנצח". הם נכנסו לשימוש נרחב באלפי מוצרי צריכה החל משנות ה-40 של המאה ה-20 בגלל יכולתן לעמוד בפני חום, מים ושומנים. דוגמאות למוצרים המכילים PFAS כוללים קצף למניעת בערה, עטיפות נייר עמידות בפני שומן (שקיות פופקורן למיקרוגל, קופסאות פיצה, עטיפות ממתקים), דוחי כתמים ומים בשטיחים, ריפודים, בגדים ובדים אחרים.
צוות הנדסת הסביבה של אוניברסיטת UC Riverside גילה מיני חיידקיים ספציפיים שיכולים להשמיד סוגים מסוימים (unsaturated) של "כימיקלים לנצח", ולדעתם מדובר בצעד קדימה לקראת טיפולים זולים במקורות מי שתייה מזוהמים. הממצאים שלהם פורסמו ביולי 24 בכתב העת Science Advances.
המיקרואורגניזמים שמצאו שייכים למשפחת Acetobacterium והם נמצאים בדרך כלל בסביבות שפכים ברחבי העולם. קטע נכון? איך חיידקים ספציפיים נמצאים יותר במקומות מסויימים במיוחד.
החוקרים ראו שהמיקרואורגניזמים שהתגלו יכולים לבקע את קשרי הפלואור-פחמן העיקשים האלה.
המדענים זיהו גם את האנזימים הספציפיים בחיידקים הללו החיוניים לפירוק קשרי הפחמן-פלואור. גילוי זה פותח את הדלת לשפר את האנזימים הללו כדי שיוכלו להיות יעילים על תרכובות PFAS אחרות.
החוקרים מציינים שבמאי 23 הם פרסמו מאמר שזיהה מיקרואורגניזמים אחרים שמבקעים את הקשר הזה בתרכובות PFAS, מה שמרחיב מאוד את מספר תרכובות PFAS שניתן להשמיד ביולוגית.
החוקרים מסבירים שהשימוש בחיידקים לטיפול במי תהום הוא חסכוני מכיוון שהם הורסים את המזהמים לפני שהמים מגיעים לבארות.
https://news.ucr.edu/articles/2024/07/17/microbes-found-destroy-certain-forever-chemicals

*** תוספת אוקטובר 24
חוקרים הבחינו זה מכבר שמשפחה נפוצה של חיידקים סביבתיים, Comamonadacae, גדלה על פלסטיק המוזרם ברחבי נהרות עירוניים ומערכות שפכים. אבל מה בדיוק עושים שם החיידקים?
חוקרים בראשות אוניברסיטת Northwestern גילו כיצד תאים של חיידק Comamonas מפרקים פלסטיק ומשתמשים בטבעת של אטומי הפחמן מהפלסטיק כמקור מזון לעצמם.
ממצאי המחקר פורסמו באוקטובר 24 בכתב העת Environmental Science & Technology.

המחקר החדש התבסס על מחקרים קודמים של הצוות של ד"ר Ludmilla Aristilde (טוקסיקולוגיה מולקולרית, הנדסה אזרחית וסביבתית), אשר חשף את המנגנונים המאפשרים ל-Comamonas testosteri לבצע חילוף חומרים של פחמנים פשוטים שנוצרו מצמחים מפורקים ופלסטיק. במחקר החדש הם הסתכלו שוב על C. testosteroni, שגדל על פוליאתילן טרפתלט (PET),

במחקר הנוכחי כדי להבין טוב יותר כיצד C. testosteroni מתקשר עם הפלסטיק וניזון ממנו, הצוות השתמש במספר גישות תיאורטיות וניסיוניות. ראשית, הם לקחו חיידק – מבודד ממי שפכים – וגידלו אותו על סרטי PET וכדורי PET. לאחר מכן, הם השתמשו במיקרוסקופיה מתקדמת כדי לראות כיצד פני השטח של החומר הפלסטי השתנו עם הזמן. לאחר מכן, הם בחנו את המים סביב החיידקים, וחיפשו עדות לפלסטיק שהתפרק לחתיכות קטנות יותר בגודל ננו. ולבסוף, החוקרים הסתכלו בתוך החיידקים כדי לאתר כלים שבהם השתמשו כדי לסייע בפירוק ה-PET.

לודמילה מציינת שבנוכחות החיידק, המיקרו-פלסטיק התפרק לננו-חלקיקים זעירים של פלסטיק ואז הם ראו שלחיידק השפכים יש יכולת מולדת לפרק פלסטיק עד למונומרים, אבני בניין קטנות שמהוות מקור זמין ביולוגי של פחמן שחיידקים יכולים להשתמש בו לצמיחה. לאחר מכן הם רצו ללמוד כיצד. ובאמצעות טכניקות שיכולות למדוד את כל האנזימים בתוך התא, הצוות שלה גילה אנזים ספציפי אחד שהחיידק ביטא כאשר נחשף לפלסטיק PET. כדי להמשיך ולחקור את תפקידו של אנזים זה, הם ביקשו לשתף פעולה עם מעבדת Oak Ridge שבטנסי להכין תאי חיידקים ללא היכולות לבטא את האנזים. למרבה הפלא, ללא האנזים הזה, יכולתם של החיידקים לפרק פלסטיק אבדה או פחתה באופן משמעותי.

לודמילה מדמיינת איך התגלית הזו תאפשר לרתום לפתרונות סביבתיים, יחד עם זאת היא חושבת שהידע החדש הזה יכול לעזור לאנשים להבין טוב יותר כיצד פלסטיק מתפתח במי שפכים. היא מסבירה שרוב האנשים חושבים שננו-פלסטיק נכנס למפעלי טיהור שפכים כננו-פלסטיק. אבל מה שנראה הוא שננו-פלסטיק יכול להיווצר במהלך טיפול בשפכים באמצעות פעילות מיקרוביאלית. זה משהו שאנחנו צריכים לשים לב אליו כשהחברה שלנו מנסה להבין את התנהגות הפלסטיק לאורך המסע שלו ממי שפכים ועד נהרות ואגמים.
https://news.northwestern.edu/stories/2024/10/wastewater-bacteria-can-breakdown-plastic-for-food/

*** תוספת אוקטובר 24
'מנגרובים' הם מיני צמחים ממספר משפחות שונות שהמשותף להם הוא היותם עצים, שיחים, ושרכים הגדלים במי-ים או במים מליחים לאורך החופים.
מחקר בהובלת חוקרים מאוניברסיטת King Abdullah שבערב הסעודית העריך את ההשפעה של חלקיקי PET וחדירת מי ים על המיקרוביום של אדמת מנגרוב ולאחר מכן ערכו ניסויים בתרבית העשרה כדי לבחור חבילה של חיידקים המשנים PET.
ממצאי המחקר פורסמו באוקטובר 24 בכתב העת Trends in Biotechnology.
החוקרים מציינים שמערכות אקולוגיות של מנגרובים חשופות לרמות גבוהות של פלסטיק ודווח כי הקרקעות שלהן מכילות קהילות מיקרוביאליות מגוונות כולל מיקרואורגניזמים פעילים בפלסטיק לכן הם חשבו שהקרקעות האלה יכולות להיות מקור טוב לחיידקים עם פוטנציאל לפירוק פלסטיק.
ניתוח המידע הגנומי הקולקטיבי של שני קונסורציית חיידקים הראה שלכמה מיני חיידקים יש אנזימים חדשים המסוגלים לפרק ולשנות PET. הסוג החיידקי Mangrovimarina plasticivorans נמצא אחד הדומיננטיים, שכן הוא נושא שני גנים המקודדים אנזימים המסוגלים לפרק תוצר לוואי של PET.
תוצאות אלו חשובות מכיוון שהן מגבירות את ההבנה האקולוגית שלנו לגבי טרנספורמציה של PET בטבע ומתארות סוג חיידקי ואנזימים חדשניים בעלי פוטנציאל לפגיעה ב-PET.
https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/24985/k2088_mangrove-microbes-to-munch-on-plastic/.
מטרת החוקרים ככל הנראה היא להנדס חומרים מיקרוביאליים ו/או קוקטיילים של אנזימים המסוגלים להאיץ את פירוק PET. ככל הנראה כי הם רוצים להרוויח. אבל זה לא מרגיש לי חובה שיש להנדס, כי הטבע מציג, ובכל סביבה שבוחנים, שיש חיידקים שזו מטרתם – לפרק פלסטיק.

כל האמור לעיל הוא נפלא להבנה שלנו את הסביבה ולאפשרות למצוא פיתרון כבר בימינו. החשש שלי הוא שהתעשיות המזהמות ימשיכו לזהם והרגולטורים ימשיכו לאפשר את הזיהום כי אפשר לצמצם את החשיפה.

הטבע שלנו הוא המאקרו של התאים שלנו. יש לו יכולת לתקן נזקים של מזהמים סביבתיים והשאלה היא כמה יכולת יש לו מול זיהום שרק עולה. כלומר יש תקווה, אבל זה דורש עדין התייחסות שלנו ולכן כל אחד מאיתנו מתבקש לא לקנות יותר פלסטיק אם יש לו חלופה ולהפסיק להתעצל ו/או להגיד שהוא יקר יותר ונוח יותר.

אנחנו צריכים להפסיק לקנות מוצרים שמזהמים את הסביבה!

כי גם אם מצאו את החיידקים הללו שמפרקים כימיקלים, לא ידוע כמה זמן ייקח עד שהפלסטיק יסולק מהעולם שלנו בקצב של יותר מ-400 מיליון טון בשנה שעולה כל הזמן.
וגם אל לנו לשכוח שפלסטיק הוא גם מזהם בריאותי שגם מגדיל את הסיכון לעמידות לאנטיביוטיקה וגם צובר מתכות כבדות שמצטברות בבעלי החיים בים וביבשה אותם גם אנשים אוכלים. והוא זולג מכלי אפסון פלסטיים והוא נמצא גם בתכשירים יעודיים לעור. ולכן…

• עקרונות להמנעות מירבית מחומרים אלה במיוחד בהריון, הנקה וילדות:
  • הנקה תמיד עדיפה על בקבוקים. אם בקבוק אז סיליקון 100% איכות מזון/רפואי.
  • שימוש במוצרים אורגניים/אקולוגיים מפוקחים (מזון, טיפוח, בישום, קוסמטיקה, ניקוי).
  • סננו את מי הברז (פילטרים מתחת לכיור). וכשיוצאים מהבית לקחת בבקבוקי נירוסטה.
  • להחליף מיכלי אחסון בזכוכית, חרס, נירוסטה, עץ/במבוק/קרטון. בהתאם למוצר.
  • להשתמש בביגוד ואריגים מכותנה, פשתן וקנבאס. להמנע מאריגים דוחי מים ושמן.
  • להשתמש בצעצועים מעץ, כותנה, סיליקון (איכות מזון/רפואי). אפשר ליצור צעצועים לבד.
  • לאפסן בשקיות בד/נייר את המוצרים שמגיעים עטופים בשקית.
  • המנעו מכוסות חד פעמיים במיוחד לשתיה חמה.
  • לעבור למברשות שיניים מבמבוק.
• כדי לצמצם נזקים ולעזור לגוף להיפתר מהם:
  • פירות וירקות (אורגניים) באופן כללי, ירוקים באופן ספציפי – הרבה נוגדי חמצון.
  • ניתן לשלב עם מורינגה, ספירולינה וכלורלה, עשב שעורה וחיטה.
  • להעלות רמות של גלוטתיון.
  • להעלות רמות של אומגה 3 וויטמין די
  • פע"ג/ הזעה/ סאונה.

מוזמנים לקרוא גם את הפוסט: "חיידקים בשירות אקולוגי – זיהום דיזל בגרינלנד"

מוזמנים להזין דוא"ל למטה כדי להתעדכן ראשונים