Пластисфера как часть биосферы

Е. Котина

Как известно, пластиковый мусор плох тем, что он не разлагается, а остается в земле на десятки лет. И не только в земле. Именно эта разновидность мусора наиболее часто встречается в Мировом океане. Бутылки, пакетики, обрывки упаковок и рыболовных сетей дрейфуют по воле волн, их несут морские течения, они сбиваются в островки и рвутся на мелкие кусочки, которые, однако, не исчезают, а продолжают свое вечное плавание... На Земле производится 245 миллионов тонн пластиков ежегодно, по 35 кг на каждого человека. По данным 2010 года, в Саргассовом море, где аккумулируется мусор с обширных пространств Атлантического океана, пластиковых отходов скопилось более 1100 тонн.

Гладкие предметы, плавающие в теплой воде у поверхности, — отличная жилплощадь для микроорганизмов. Океанологи давно присматриваются к обитателям бескрайнего архипелага под названием PMD (plastic marine debris — пластиковый морской мусор). В 2011 году сотрудник Океанографического института в Вудс-Холе (США) Трейси Минсер рассказал в интервью журналу «Nature» про бактерий, которые едят пластики в океане. Изображения клеток были получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. «Представьте, что вы взяли раскаленный брикет угля и сунули его в снег, — рассказывал Трейси Минсер. — Мы увидели такое плавление вокруг клеток, они прямо-таки зарывались в пластик». Бактерий, разлагающих пластмассы, еще раньше находили на свалках, но в океане их встретили впервые.

Генетический анализ подтвердил, что бактериальное сообщество PMD отличается от микрофлоры окружающей воды или тех же саргассовых водорослей. Примерно четверть бактерий принадлежала к роду Vibrio, которые в морской воде встречаются куда реже. Нашли там и эукариотические (содержащие ядро) клетки, например диатомовых водорослей. «Это может быть маленьким миром, который мы создали, к добру или к худу», — сказала другая участница исследования, генетик Линда Амарал-Цеттлер.

В июле этого года опубликована новая работа той же группы ученых. Они ловили сеткой мелкие кусочки пластика в разных участках Атлантического океана. Химический состав образцов проверяли методом раман-спектроскопии (маркировки на обрывках, естественно, не было), клетки, растущие на необычном субстрате, наблюдали под сканирующим электронным микроскопом. Секвенирование геномов подтвердило, что кусочки полиэтилена и полипропилена стали основой необычной экосистемы. Здесь живут автотрофы (те, кто используют энергию солнечного света для синтеза органики, как, например, цианобактерии) и гетеротрофы, питающиеся чужой органикой, хищники и симбионты — словом, на обрывках упаковки обитает целое сообщество, которое ученые назвали «пластисфера».

Электронная микроскопия снова показала, что некоторые бактерии активно гидролизуют углеводородные полимеры, а сравнение генных последовательностей с имеющимися в базах данных помогло определить их одовую принадлежность. Некоторые из этих бактерий, по неопубликованным данным авторов, могут быть патогенными, а пластик, мигрирующий в океане, следовательно, — переносчиком инфекционных заболеваний. Но пожалуй, их пищевые пристрастия настораживают еще больше.

Предположим чисто теоретически, что они станут разлагать пластик быстрее и эффективнее. Вспоминается знаменитый научно-фантастический ужастик Кита Педлера и Джерри Дэвиса «Мутант-59»: «Клетки выделяли ферменты, и те разрушали хитросплетения созданных человеком молекул. <...> Девица в панике повернулась и увидела, что ее новомодный плащ расползся на плече, как ветхое рубище. Она сидела, словно парализованная, с застывшим лицом, потом вскрикнула. На крик прибежала стюардесса. В салоне первого класса дородный багровощекий пассажир по-прежнему сладко похрапывал — он так и не просыпался с самого начала полета. Безразличный ко всему на свете, благоухающий парами бренди, он, разумеется, не мог заметить, как меняется форма его очков...» Пластикоядные бактерии чуть не погубили цивилизацию, хотя цели у исследователей были самые благородные: создать биодеградируемый пластик, или бактерию, которая может питаться обычными пластиками, или то и другое сразу…

Наверняка в реальности все будет происходить не так стремительно и драматично, как в романе, и вообще, ближайшая опасность — совсем не в том, что они съедят всю изоляцию и все пластмассовые детали вокруг нас. Пластики часто содержат токсичные вещества, например фталаты. Кроме того, они адсорбируют органические загрязнители, уже плавая в океане. Эти вещества могут высвобождаться при разрушении материала или попадать в клетки бактерий-полимерофагов, потом в клетки микроорганизмов, питающихся бактериями, и далее по пищевой цепочке. Опасными могут быть и мелкие частицы пластика, разрушенного бактериями.

В дальнейшем ученые из Вудс-Хола планируют исследовать механизмы, с помощью которых бактерии прикрепляются к пластику и разлагают его. Возможно, когда-нибудь у нас появятся биореакторы с ферментами, где полиэтиленовые пакеты легко растают и превратятся обратно в этилен. А может, сразу в этанол…

pic_2013_08_33.jpg
Бактерии не просто прикрепляются к кусочку пластика, они проедают в нем дыры. Видно, что некоторые клетки делятся

Литература

E.R.Zettler, T.J.Mincer, L.A. AmaralZettler. Life in the «Plastisphere»: Microbial communities on plastic marine debris. «Environmental Science and Technology», 2013, 47 (13), 7137—7146, doi:10.1021/ es401288x

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...