Doorbraak in strijd tegen plasticvervuiling? We weten nu eindelijk hoe sommige bacteriën plastic kunnen eten

Onderzoekers hebben aangetoond hoe bepaalde bacteriën plastic kunnen afbreken en als voedselbron gebruiken.

De hoofdrolspeler in dit verhaal is een bacterie genaamd Comamonas testosteroni. Deze microscopisch kleine organismen leven in afvalwater en blijken een bijzonder talent te hebben: ze kunnen plastic opeten. Wetenschappers wisten al langer dat deze bacteriën vaak voorkomen op plastic afval in stedelijke rivieren en afvalwatersystemen, maar het precieze mechanisme achter hun plastic-etende gedrag was tot nu toe een raadsel.

Driestappenplan
Onderzoekers hebben nu ontdekt dat de bacteriën een driestappenplan volgen om plastic om te zetten in voedsel. Dat plan beschrijven ze in een studie die in vakblad Cells werd gepubliceerd. Eerst breken de bacteriën het plastic op in kleine stukjes, ook wel nanoplastics genoemd. Vervolgens scheiden ze een speciaal enzym af, een eiwit dat fungeert als een soort biologische katalysator dat het plastic verder afbreekt tot ringen van koolstofatomen. Deze ringen kunnen door de bacteriën gebruikt worden als voedselbron.

“We hebben voor het eerst systematisch aangetoond dat een afvalwaterbacterie een beginnend plastic materiaal kan nemen, het kan afbreken, fragmenteren, afbreken en gebruiken als een bron van koolstof”, zegt hoofdauteur van de studie Ludmilla Aristilde. “Het is verbazingwekkend dat deze bacterie dit hele proces kan uitvoeren en we hebben een sleutelenzym geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor het afbreken van het plastic materiaal. Dit zou geoptimaliseerd en geëxploiteerd kunnen worden om plastic in het milieu te verwijderen.”

PET: een hardnekkige vervuiler
De onderzoekers richtten zich specifiek op polyethyleentereftalaat (PET), een plasticsoort die veel wordt gebruikt in voedselverpakkingen en drankflessen. PET staat bekend om zijn slechte afbreekbaarheid en draagt daardoor flink bij aan de wereldwijde plasticvervuiling. “PET-plastics vertegenwoordigen 12 procent van het totale wereldwijde plasticgebruik”,  legt Aristilde uit, “en het is verantwoordelijk voor maar liefst 50 procent van de microplastics in afvalwater.”

Exacte mechanisme gevonden
Aristilde en haar team voerden hun onderzoek uit met zowel theoretische als experimentele methoden om te begrijpen hoe
C. testosteroni plastic afbreekt. Ze kweekten de bacterie eerst op PET-films en -korrels. Met microscopen observeerden ze vervolgens veranderingen op het plasticoppervlak en keken ze naar het water rond de bacteriën om kleine stukjes afgebroken plastic te vinden. Ten slotte keken ze naar de bacterie zelf om de mechanismen te identificeren waarmee deze het plastic afbrak.

Ze ontdekten dat de bacterie microplastics afbrak tot nanodeeltjes en uiteindelijk tot monomeren, die als koolstofbron voor de groei van de bacterie dienen. Later vonden ze het specifieke enzym dat betrokken is bij dit afbraakproces. Toen ze de bacteriën genetisch manipuleerden om dit enzym niet meer te produceren, verminderde of verloor de bacterie zijn vermogen om plastic af te breken.

Van laboratorium naar de echte wereld
Hoewel deze ontdekking best wel eens zou kunnen leiden tot nieuwe oplossingen om plastic af te breken, zegt Aristilde dat het vooral handig is omdat het ons beter helpt begrijpen hoe microplastics zich ontwikkelen in afvalwater. “De meeste mensen denken dat nanoplastics in afvalwaterzuiveringsinstallaties terechtkomen als nanoplastic. Maar wij laten zien dat nanoplastics tijdens de afvalwaterbehandeling gevormd kunnen worden door microbiële activiteit. Dat is iets waar we aandacht aan moeten besteden als onze samenleving het gedrag van kunststoffen tijdens de hele reis van afvalwater naar ontvangende rivieren en meren probeert te begrijpen.”

Wat is de impact van microplastics?
Microplastics zijn wijdverspreid in het milieu en worden aangetroffen in water, lucht, voedsel en nu ook in het menselijke lichaam. Hoewel de effecten op de gezondheid van mensen op lange termijn nog niet volledig zijn begrepen, suggereren steeds meer onderzoeken dat microplastics in het lichaam kunnen zorgen voor ontstekingen, cellulaire schade, vruchtbaarheidsproblemen en meer. Het meest veelvoorkomende type microplastic dat in mensen wordt gevonden, is polyethyleen.

Bronmateriaal

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd