연구에 따르면 전 세계 바다와 토양의 미생물이 플라스틱을 먹기 위해 진화하고 있다. 이 연구는 환경에서 채취한 DNA 샘플에서 2억 개 이상의 유전자를 스캔하고 10가지 유형의 플라스틱을 분해할 수 있는 30,000가지 다른 효소를 발견했다.
이 연구는 박테리아의 플라스틱 분해 가능성에 대한 최초의 대규모 글로벌 평가이며 분석된 유기체 중 4분의 1이 적절한 효소를 가지고 있음을 발견했다. 연구원들은 그들이 발견한 효소의 수와 유형이 다양한 위치에서 플라스틱 오염의 양 및 유형과 일치한다는 것을 발견했다.
그 결과는 “플라스틱 오염이 지구 미생물 생태계에 미치는 측정 가능한 영향의 증거를 제공한다”고 과학자들은 말했다.
매년 수백만 톤의 플라스틱이 환경에 버려지고 현재 오염은 에베레스트 정상에서 가장 깊은 바다에 이르기까지 지구에 만연하다. 폐기물의 적절한 수거 및 처리와 마찬가지로 사용되는 플라스틱의 양을 줄이는 것이 중요하다.
그러나 많은 플라스틱은 현재 분해 및 재활용이 어렵다. 효소를 사용하여 플라스틱을 빌딩 블록으로 신속하게 분해하면 기존 제품에서 새로운 제품을 만들 수 있으므로 천연 플라스틱 생산의 필요성이 줄어든다. 새로운 연구는 산업적 사용을 위해 조사되고 적용되는 많은 새로운 효소를 제공한다.
"우리는 지구상의 마이크로바이옴의 플라스틱 분해 잠재력이 환경 플라스틱 오염 측정과 강한 상관관계가 있다는 사실을 뒷받침하는 여러 증거를 찾았다. 이는 환경이 우리가 가하는 압력에 어떻게 반응하는지 보여주는 중요한 증거이다."고 스웨덴 Chalmers 공과대학의 Aleksej Zelezniak 교수는 다음과 같이 말했다.
또한 Chalmers 대학의 Jan Zrimec은 다음과 같이 말했다. 이것은 문제의 규모를 실제로 보여주는 놀라운 발견이다.”
연구원들은 지난 70년 동안 연간 200만 톤에서 3억 8000만 톤으로 급증한 플라스틱 생산으로 인해 미생물이 플라스틱을 처리하도록 진화할 시간이 생겼다고 말했다. 미생물 생태학(Microbial Ecology) 저널에 발표된 이 연구는 플라스틱을 분해하는 것으로 이미 알려진 95가지 미생물 효소의 데이터 세트를 컴파일하는 것으로 시작되었다.
그런 다음 팀은 전 세계 236개 지역의 다른 연구원들이 채취한 환경 DNA 샘플에서 유사한 효소를 찾았다. 중요하게도, 연구자들은 초기에 확인된 효소를 가소성 분해 효소가 없는 것으로 알려진 인간의 장에서 추출한 효소와 비교하여 잠재적인 위양성을 배제했다.
약 12,000개의 새로운 효소가 67개 위치와 3개의 다른 깊이에서 채취한 해양 샘플에서 발견되었다. 결과는 더 깊은 수준에서 지속적으로 더 높은 수준의 분해 효소를 보여주었으며, 더 낮은 수심에 존재하는 것으로 알려진 더 높은 수준의 플라스틱 오염과 일치했다.
토양 샘플은 38개국 11개 서식지의 169개 위치에서 채취했으며 18,000개의 플라스틱 분해 효소가 포함되어 있다. 토양은 바다보다 프탈레이트 첨가제가 포함된 플라스틱을 더 많이 함유하고 있는 것으로 알려져 있으며 연구원들은 육지 샘플에서 이러한 화학 물질을 공격하는 더 많은 효소를 발견했다.
과학자들은 새로운 효소의 거의 60%가 알려진 효소 부류에 속하지 않아 이러한 분자가 이전에 알려지지 않은 방식으로 플라스틱을 분해한다는 것을 시사한다고 말했다.
Zelezniak은 "다음 단계는 실험실에서 가장 유망한 효소 후보를 테스트하여 특성과 플라스틱 분해 속도를 면밀히 조사하는 것이다."고 말했다. "여기에서 특정 폴리머 유형에 대한 표적 분해 기능을 가진 미생물 군집을 설계할 수 있다."
플라스틱을 먹는 첫 번째 벌레는 2016년 일본 쓰레기 매립장에서 발견되었다. 과학자들은 2018년에 플라스틱이 어떻게 진화했는지 자세히 알아보기 위해 이를 수정했지만 실수로 플라스틱 병을 더 잘 분해하는 효소를 만들었다. 2020년의 추가 조정으로 성능 저하 속도가 6배 증가했다.
Carbios사는 플라스틱 병을 분해하여 몇 시간 만에 재활용하는 또 다른 돌연변이 효소를 2020년에 만들었다. 독일 과학자들은 또한 일반적으로 매립지에 버려지는 독성 플라스틱 폴리우레탄을 먹고 사는 박테리아를 발견했다.
지난 주 과학자들은 음식을 통해 섭취하는 것으로 알려진 미세 플라스틱의 수준이 실험실의 인간 세포에 손상을 일으키고 있음을 밝혔다.
