Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

В какой-то степени они уже приспосабливаются. Сотни, если не тысячи видов животных проводят хотя бы часть своего жизненного цикла на поверхности океана или лишь чуть глубже. Как и пластиковый мусор, такие организмы подчиняются течениям и часто образуют скопления в тех же участках моря. Для этих существ пластик одновременно стал бременем и открыл новые возможности. Когда ученые с помощью сетей отфильтровали морскую воду в Большом тихоокеанском мусорном пятне, они обнаружили огромную водную экосистему, состоящую из рыб, улиток, слизней, ракообразных и различных студенистых организмов. За всю историю исследований никакие организмы еще не населяли настолько плотно среду обитания. Хотя для многих из них пластик стал физическим препятствием и токсичным загрязнителем, для некоторых из них он служит спасательной шлюпкой или даже домом.

Приток в океан пластиковых отходов привел к внезапному появлению огромной новой среды обитания: как правило, живущие на берегах существа образовали саморегулирующееся сообщество в открытом море. Уже несколько веков ученые знают, что живые существа иногда могут переселяться на новые территории, передвигаясь по океану на древесине, водорослях, вулканических породах и других обломках. Пластик резко расширил диапазон и продолжительность таких путешествий. Землетрясение и цунами в Тохоку в 2011 году стало крупнейшим событием в истории подобных сплавов. После катастрофы исследователи обнаружили, что сотни видов животных из прибрежных районов Японии, включая морских анемонов, губок и ракообразных, преодолели на пластиковых обломках более 6000 километров Тихого океана. Многие из этих существ выжили и на протяжении многих лет размножались в открытом океане, а в итоге попали на берега Гавайских островов и западного побережья Северной Америки.

Микроорганизмы, живущие на скоплениях плавающего пластика, могут оказаться в более выгодном положении по сравнению со своими свободно плавающими собратьями, потому что им легче питаться друг другом и общими побочными продуктами жизнедеятельности. Биологические пленки, которые образуются на пластике, сохраняют потенциально питательные частицы, а сам пластик может служить источником питания для микробов, способных разорвать его прочные молекулярные связи. Некоторые факты свидетельствуют о том, что за последние 70 лет множество видов микроорганизмов эволюционировало именно в этом направлении. Еще в 1970-х годах ученые обнаружили грибы, способные расщеплять полиэстер, и бактерии, способные переваривать нейлон. По состоянию на 2020 год исследователи знают более 430 видов живых организмов, способных переваривать различные виды пластика. Большинство из них – бактерии или грибы, но в этой растущей группе пластикоедов есть и личинки насекомых.

В середине 2010-х годов группа ученых из Японии под руководством микробиолога Кохэя Оды собрала 250 образцов осадочных пород, почв, сточных вод и активного ила с площадки по переработке пластиковых бутылок в Осаке. Все образцы были взяты с территорий, сильно загрязненных полиэтилентерефталатом (ПЭТ) – основным пластиком, который используют для производства бутылок. В одном из образцов осадочных пород исследователи нашли ранее неизвестный вид бактерий, способных переваривать ПЭТ. С помощью двух различных ферментов они могли расщеплять ПЭТ, а затем использовать молекулярные субчастицы ПЭТ в качестве основного источника энергии. Ученые назвали эти бактерии Ideonella sakaiensis. С тех пор другие исследователи смогли увеличить эффективность ферментов за счет изменений в их структуре и соединения их вместе. Как однажды высказался Джон МакГихан, специалист по структурной биологии из Портсмутского университета: их соединили «как двух пакманов[68] куском веревки».

Подобные открытия подогрели интерес к тому, чтобы использовать микробов, поедающих пластик, для радикальных преобразований в индустрии пластика. Французская биохимическая компания Carbios – это один из нескольких стартапов, который пытается создать замкнутую систему переработки пластика. Как правило, механическая переработка традиционного типа заключается в том, что старый пластик дробится на маленькие кусочки и переплавляется. Затем из получившегося материала изготавливают новые изделия. Этот процесс, в результате которого обычно получается пластик более низкого качества, можно повторять лишь несколько раз – затем пластик все равно придется отправить на свалку. В противовес этому Carbios и подобные компании надеются использовать микробные ферменты, чтобы расщеплять пластик до мономеров, а затем вновь превращать его в высококачественный пластик – и так до бесконечности. В сотрудничестве с учеными из Европы исследователи Carbios разработали фермент, который, по их словам, может расщепить около 100 000 пластиковых бутылок за десять часов.