Ahli kimia menjelaskan bagaimana bakteri memakan plastik

www.shutterstock.com

Ahli kimia menjelaskan bagaimana bakteri memakan plastik

Botol-botol plastik yang kita buang hari ini akan bertahan selama ratusan tahun. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa masalah polusi plastik yang memiliki efek mematikan pada kehidupan laut, sangat membahayakan.

Namun, para ilmuwan baru-baru ini menemukan jenis bakteri yang dapat memakan botol plastik. Mereka sedang mencoba membuat jenis bakteri ini bekerja lebih cepat. Penemuan bakteri pemakan plastik bukan solusi lengkap untuk mengatasi polusi plastik. Namun bakteri ini dapat membantu menciptakan proses daur ulang plastik yang lebih ramah lingkungan.

Plastik adalah polimer kompleks, yaitu rantai molekul dengan ikatan yang banyak dan panjang yang tidak larut dalam air. Rantai molekul yang sangat kuat ini membuat plastik tahan lama dan butuh waktu yang sangat panjang untuk terurai secara alami.

Jika rantai molekul ini bisa dipecah menjadi unit kimia yang lebih kecil dan dapat larut, maka blok-blok bangunan ini dapat dipanen dan didaur ulang untuk membentuk plastik baru.

Pada 2016, ilmuwan dari Jepang menguji berbagai bakteri yang ada di pabrik daur ulang botol. Mereka menemukan bahwa Ideonella sakaiensis 201-F6 dapat mencerna plastik polythylene terephthalate (PET) yang digunakan untuk membuat botol minuman sekali pakai. Bakteri tersebut mencerna plastik dengan mengeluarkan enzim (sejenis protein yang dapat mempercepat reaksi kimia) yang dikenal sebagai PETase. Enzim ini memutus ikatan kimia dalam PET. Pecahan molekul-molekul ini cukup kecil hingga bakteri dapat menyerapnya dan menggunakan karbon di dalamnya sebagai sumber makanan.

Meskipun ada enzim dari bakteri lain yang diketahui dapat mencerna PET secara perlahan, enzim yang baru ditemukan ini rupanya berevolusi secara spesifik untuk mencerna plastik. Enzim ini mungkin lebih cepat dan lebih efisien dan memiliki potensi untuk daur-ulang biologis.

Krisis plastik. Shutterstock

Beberapa tim ilmuwan telah mencoba memahami bagaimana PETase bekerja dengan mempelajari strukturnya. Dalam 12 bulan terakhir, grup dari Korea, Cina dan Inggris, Amerika Serikat dan Brasil menerbitkan karya yang semuanya menunjukkan struktur enzim dalam resolusi tinggi dan menganalisis mekanismenya.

Makalah-makalah tersebut menunjukkan bahwa bagian dari protein PETase yang melakukan pencernaan kimia secara fisik bekerja pada suhu 30 derajat Celcius dan bisa mengikat permukaan PET. Hal ini membuatnya cocok untuk daur ulang di bio-reaktor. Dua tim juga menunjukkan bahwa mengubah sifat kimia enzim secara halus sehingga berinteraksi dengan PET dengan cara yang berbeda membuatnya bekerja lebih cepat daripada PETase alami.

Menggunakan enzim dari bakteri di bio-reaktor untuk memecah plastik untuk didaur ulang masih lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Enzim tetap sulit berinteraksi dengan plastik karena sifat fisiknya.

PET yang digunakan dalam botol minuman memiliki struktur semi-kristal, yang berarti molekul-molekul plastik sangat padat dan sulit bagi enzim untuk mencapainya. Studi terbaru menunjukkan bahwa enzim yang dimodifikasi mungkin bekerja dengan baik karena bagian dari molekul yang terlibat dalam reaksi sangat dapat diakses, sehingga mudah bagi enzim untuk menyerang molekul PET bahkan yang paling dalam.

Peningkatan sederhana

Perbaikan pada aktivitas PETase tidak dramatis, dan kita belum pada tahap menemukan solusi untuk krisis plastik kita. Tapi penelitian ini membantu kita memahami bagaimana enzim yang menjanjikan ini memecah PET. Penelitian ini juga memberi petunjuk bagaimana kita bisa membuatnya bekerja lebih cepat dengan memanipulasi bagian aktifnya.

Merekayasa enzim agar bekerja lebih baik daripada yang telah berevolusi secara alami bukan hal yang wajar. Mungkin pencapaian ini mencerminkan fakta bahwa bakteri yang menggunakan PETase baru saja berevolusi untuk bertahan hidup pada plastik buatan manusia ini. Ini menciptakan peluang bagi para ilmuwan peluang untuk menyalip evolusi dengan merekayasa bentuk-bentuk PETase yang dioptimalkan.

Namun ada satu kekhawatiran. Sementara bakteri yang dimodifikasi yang digunakan dalam bioreaktor cenderung sangat terkontrol, fakta bahwa ia telah berevolusi untuk mengurai dan mengkonsumsi plastik menunjukkan bahwa bahan yang sangat kita andalkan mungkin tidak betul-betul tahan lama seperti yang kita duga.

Jika lebih banyak bakteri mulai makan plastik di alam liar, maka produk dan struktur yang dirancang untuk bertahan bertahun-tahun bisa terancam. Industri plastik akan menghadapi tantangan serius untuk mencegah produknya menjadi terkontaminasi dengan mikro-organisme yang lapar.

Pelajaran dari antibiotik mengajarkan kepada kita bahwa kita lambat dalam mengejar mutasi bakteri. Tapi mungkin penelitian seperti ini bisa membuat ilmuwan mencuri start.

This article was originally published in English

Help us bring facts and expertise to the public.