Két nap alatt megemésztett egy komplett műanyag tálcát egy texasi algoritmus által megbütykölt enzim

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Egy texasi kutatócsoport egy algoritmus segítségével olyan műanyaglebontó enzimet kreált, amellyel két nap alatt kényelmesen le tudtak bontani egy teljes műanyag tálcát. A mélytanuló algoritmus egy természetben is létező műanyagfaló baktérium lebontó enzimjét alakította át, hogy az gyorsabban és hatékonyabban, ipari körülmények között is működni tudjon. A mesterséges intelligencia a baktériumfaló enzimet alkotó aminosavak sorrendjét cserélgette addig, amíg létre nem hozta a természetes enzim afféle szuperhős verzióját.

Japán tudósok még 2016-ban, egy műanyagújrahasznosító-üzemben bukkantak rá egy olyan baktériumra, amely a saját energiaellátásához használta fel a műanyag, pontosabban a polietilén-tereftalát (PET) hosszú láncának alkotóelemeit. A műanyagfaló baktérium azonban, amellett, hogy viszonylag lassan dolgozik, rendkívül kényes a munkakörülményekre is: 30-37 fokos hőmérsékleten, 7-7,5-es, vagyis semleges pH mellett tudja igazán hatékonyan végezni a feladatát. 

Az elsősorban a műanyagpalackok alapanyagaként ismert PET a világ szilárdhulladék-termelésének a 12 százalékát teszi ki, számos csomagolóanyag, de még műszálas ruhák alapanyagaként is nagy tömegben hasznosítják. Évente nagyjából 50 millió tonna PET-hulladék keletkezik globálisan, és egyes becslések szerint ez a mennyiség 2-3 éven belül a duplájára nőhet, miközben világszerte élő szervezetek százainak véréből és sejtjeiből mutatják ki a műanyagok soha el nem bomló mikroszemcséit. 

A Texasban használt algoritmus az eredeti enzim aminosavláncában mindössze három módosítást javasolt és az eredmény lenyűgöző lett: a módosított enzim két nap alatt teljesen eltüntetett egy műanyag tálcát, így a beszámolók szerint kétszer olyan gyorsan dolgozik, mint a korábbi mesterségesen előállított műanyaglebontó enzimet. Az algoritmus által kreált műanyagfaló enzimet nemcsak laboratóriumi kísérleti anyagokon próbálták ki, hanem kereskedelmi forgalomban kapható palackok, csomagolóanyagok, tárolóedények ellen is bevetették, hasonló sikerrel. 

A baktériumok mesterségesen felturbózott enzimjei ellen az szól, hogy a lenyűgöző sebességhez lényegesen magasabb hőmérsékletre van szükségük, mint természetes kistestvéreiknek. Igaz, a texasi csapat algoritmusa által alkotott lebontó enzim így is sokkal könnyebben kezelhető, mint a hagyományosabb módszerekkel kikísérletezett variánsok: mindössze 50 Celsius-fokra van szüksége ahhoz a művelethez, amelyet elődei még 70 Celsius-fokon voltak hajlandóak elvégezni. Az 50 fok még mindig túl magas ahhoz, hogy ipari mennyiségben lehessen műanyagszemetet lebontani a gép alkotta enzim segítségével, de a kutatók azt remélik, hogy az algoritmus okosításával könnyebben kezelhető enzimeket lehet majd létrehozni. 

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: