Ученые выяснили, что животные способны расщеплять природный биопластик

Исследователи Института морской микробиологии Общества Макса Планка (Германия) обнаружили у животных ферменты, способные расщеплять полигидроксиалканоаты (ПГА) – природные биопластики, которые микроорганизмы используют как запас углерода и энергии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.

До сих пор считалось, что расщеплять ПГА способны главным образом сами микроорганизмы, которые их производят. Однако ученые обнаружили соответствующие ферменты более чем у 66 видов животных, представляющих девять типов, включая морских червей, губок, морских звезд, дождевых червей и коллембол.

Исследователи впервые обратили внимание на эту способность при изучении морского червя Olavius algarvensis. У него нет рта и кишечника: он живет в симбиозе с бактериями под кожей и получает питательные вещества, в том числе переваривая своих бактериальных партнеров. Один из симбионтов накапливает большое количество углерода в форме ПГА. Ученые обнаружили у червя фермент, расщепляющий ПГА на более мелкие молекулы, которые животное может использовать. При этом фермент вырабатывается в области, где происходит переваривание симбиотических бактерий. По мнению исследователей, это позволяет червю получать доступ к запасенному бактериями углероду.

Затем ученые изучили геномы представителей разных групп животных и обнаружили сходные ферменты у десятков видов. Лабораторные эксперименты подтвердили способность расщеплять ПГА у животных, эволюционно далеко отстоящих друг от друга. ПГА образуются микроорганизмами в почвах, донных отложениях и водных экосистемах. Бактерии и археи накапливают их как резерв углерода и энергии. Эти соединения относятся к природным полимерам, которые способны полностью разлагаться в результате биологических процессов.

Открытие указывает на ранее неизвестный путь передачи микробного углерода в пищевые цепи. Животные могут не только косвенно получать углерод от микроорганизмов, но и использовать его запас, заключенный внутри клеток бактерий в форме ПГА. ПГА также применяются для производства биоразлагаемых пластиков. Их используют, в частности, в упаковке, средствах гигиены, сельскохозяйственных материалах и медицинских изделиях. Для промышленного производства ПГА бактерии выращивают в ферментерах на богатых углеродом субстратах, после чего полимер извлекают и перерабатывают в пластик. Авторы исследования считают, что способность животных расщеплять ПГА может быть широко распространена в природе. При этом пока неясно, насколько значимую роль этот механизм играет в глобальном круговороте углерода.