Bakterien, die natürliche Kunststoffe abbauen, in Malaysia gefunden

Poly(3-hydroxybutyrat) oder P(3HB) ist eine Art von Plastik, die natürlich vorkommt und sich leicht in der Umwelt abbaut. Bestimmte Mikroorganismen, also winzige Lebewesen, helfen dabei, indem sie Enzyme produzieren, die P(3HB) zersetzen. Manche dieser Mikroorganismen speichern P(3HB) in ihren Zellen als Granulate, wenn extra Kohlenstoff verfügbar ist. Wenn diese Mikroben sterben, geben sie die Granulate wieder an die Umwelt ab. Andere Mikroben, die P(3HB) abbauen, nutzen die entstandenen kleineren Stücke als Energie, um zu wachsen.

Diese Mikroben, die P(3HB) abbauen, findet man fast überall, zum Beispiel in Erde, Kompost und Wasser. Sie zersetzen P(3HB) am besten in Abwasser und nicht so effektiv im Meerwasser. Häufige Bakterienarten, die die Enzyme zur Zersetzung von P(3HB) produzieren, sind Comamonas, Pseudomonas, Alcaligenes und Cupriavidus. Auch Pilze, wie bestimmte Typen aus den Gruppen der Ascomyceten und Basidiomyceten, können P(3HB) abbauen.

Boden ist ein guter Lebensraum für viele dieser Bakterien, weil sie dort natürlich leben. Wenn viel P(3HB) vorhanden ist, nutzen diese Bakterien es gern als Nahrungsquelle. Diese Bakterien zu identifizieren, ist mit neuen Werkzeugen wie Elektronenmikroskopie und einem Prozess namens 16S rDNA-Sequenzierung einfacher geworden, was Wissenschaftlern hilft, mehr über sie herauszufinden.

#Anwendungen von P(3HB)

P(3HB) hat viele praktische Anwendungen. Es wird oft verwendet, um medizinische Geräte für Operationen zu erstellen, wie zum Beispiel bei zahnmedizinischen und orthopädischen Eingriffen. Das Material ist auch nützlich für die Medikamentenfreigabe, etwa in kleinen Kapseln, die Medikamente über Zeit abgeben. Ausserdem wurde P(3HB) genutzt, um Produkte herzustellen, die Enzyme im Körper besser oder langsamer arbeiten lassen. In medizinischen Anwendungen verursacht P(3HB) wenig Reizungen und kann dazu beitragen, die Enzymaktivität im Körper länger zu steuern.

#Methoden zur Suche nach P(3HB)-abbauenden Bakterien

Um Bakterien zu finden, die P(3HB) abbauen können, sammelten Forscher acht Wasserproben und zwei Bodenproben aus verschiedenen Gegenden in Penang, Malaysia. Eine kleine Menge Erde und Wasser wurde in eine spezielle Brühe gegeben, die das Wachstum von P(3HB)-abbauenden Bakterien fördert, und liess man 24 Stunden stehen. Danach wurde die Mischung verdünnt und auf ein spezielles Agar gepflanzt, um nach Bakterien zu suchen, die P(3HB) abbauen konnten, basierend auf der Bildung von klaren Zonen um die Kolonien.

Fünf Bakterienarten zeigten, dass sie P(3HB) gut abbauen konnten. Dazu gehörten SMA-1, SMB-2, SMC-3, SMD-4 und SME-5. SMB-2 war in dieser Gruppe der beste Performer, während SMC-3 am wenigsten effektiv war. Die Forscher untersuchten diese fünf Isolate weiter, um ihre Fähigkeit zur Enzymproduktion und zum Wachstum zu verstehen.

#Identifizierung von P(3HB)-abbauenden Bakterien

Um diese Bakterien zu identifizieren, schauten Wissenschaftler sich ihre Grösse und Form unter dem Mikroskop an und führten auch Färbetests durch. Mit einem hochleistungsfähigen Rasterelektronenmikroskop sahen sie, dass alle Isolate stäbchenförmig waren. Die vier Isolate waren typischerweise rund und cremefarben, während eines faltig war.

Um die Bakterien weiter zu analysieren, extrahierten die Wissenschaftler DNA aus den Proben und führten einen Prozess durch, um spezifische Teile der DNA zu kopieren. Als sie die kopierte DNA hatten, wurde sie zur Sequenzierung geschickt, um mehr über ihre genetische Zusammensetzung zu erfahren. Diese Informationen wurden dann mit einer grossen Datenbank verglichen, um herauszufinden, welche bekannten Bakterien am ähnlichsten waren.

Die Ergebnisse zeigten, dass alle fünf Isolate sehr ähnlich zu einer Bakterienart namens Comamonas testosteroni waren, die dafür bekannt ist, Plastik abzubauen.

#Wachstum und Enzymaktivität der Bakterien

Die Studie untersuchte auch, wie sich diese Bakterien über die Zeit entwickelten. Das höchste Wachstumsniveau wurde nach 24 Stunden beobachtet, und danach begann das Wachstum abzunehmen. Unter den Isolaten zeigte SMA-1 das beste Wachstum, während SMC-3 am wenigsten wuchs.

Die Forscher massen die Aktivität des Enzyms, das P(3HB) abbaut. Sie fanden heraus, dass die Bakterien nach 72 Stunden Wachstum das meiste Enzym produzierten, was mit vorherigen Studien übereinstimmt. Allerdings fand diese Studie, im Gegensatz zu einigen Berichten, die besagen, dass die Enzymaktivität mit der Zeit abnimmt, heraus, dass die Aktivität selbst nach längeren Inkubationszeiten relativ stabil blieb.

#Fazit

Die Ergebnisse dieser Forschung deuten darauf hin, dass P(3HB)-abbauende Bakterien an vielen Orten in Penang, Malaysia, zu finden sind. Die meisten identifizierten Bakterien gehören zu einer gemeinsamen Gruppe, wobei es jedoch leichte Unterschiede in ihren Eigenschaften gibt. Obwohl diese Ergebnisse vielversprechend sind, hatte die Studie eine kleine Stichprobengrösse. Zukünftige Forschungen mit mehr Proben könnten bessere Einblicke in die Eigenschaften und Funktionen von Mikroorganismen bieten, die P(3HB) abbauen. Das könnte helfen, das Verständnis darüber zu verbessern, wie man Plastikmüll effektiv mit natürlichen Prozessen bewältigen kann.