Мутанты Мирового океана. Микробы по всему миру научились есть пластик

Дошло до того, что плавающие на поверхности морей и океанов отходы создали экосистему, которая стала домом для целого ряда организмов, в том числе появившихся совсем недавно. Теперь учёные сделали новое открытие: микробы по всей планете — и в земле, и в воде — стремительно эволюционируют, чтобы питаться пластиком.

Казалось бы, стоит радоваться: глядишь, бактерии избавят нашу цивилизацию от «пластикового проклятия», которое она сама же и породила. Однако не всё так однозначно.

Чем глубже, тем больше

Пять лет назад японские исследователи изучали пробы почвы со свалок и обнаружили в них бактерию, которая питалась упаковочным материалом ПЭТ. Специально для его переработки у неё возникли и закрепились в ходе естественного отбора два фермента.

С тех пор учёные нашли целый ряд ферментов с аналогичными свойствами, а в 2018 году научная группа из США, основываясь на открытии японских коллег, даже создала искусственный энзим, который мог потреблять пластмассу на 20% эффективнее. Позже та же команда разработала ещё более совершенную версию белка, который был описан учёными как суперфермент: он способен переваривать отходы в шесть раз быстрее!

Новое исследование специалистов Технического университета Чалмерса (Швеция) показывает, что явление приобрело массовый характер: пластика на планете скопилось так много, и он стал столь вездесущ, что это повсюду стимулирует микроорганизмы вырабатывать ферменты, его разлагающие. Число таких бактерий растёт по всему миру. 

Учёные анализировали ДНК микроорганизмов, собранных в сотнях районов Земли — как на суше, так и в океане. С помощью компьютерного моделирования они искали в них генетические последовательности ферментов, способных перерабатывать пластик. Таких насчитали 30 тысяч! Эти ферменты могут разлагать 10 самых популярных типов пластмасс в мире.

Затем исследователи сопоставили данные о распространённости этих белковых соединений с картой пластикового загрязнения Земли. Всё совпало. Оказалось, что места с наиболее плотной концентрацией ферментов приходятся на те регионы, где мусора плавает больше всего — Средиземное море и южную часть Тихого океана.

«Используя наши модели, мы подтвердили, что потенциал глобального микробиома по разложению пластика в значительной мере связан с местами загрязнения пластмассой. Это доказывает, что окружающая среда реагирует на то давление, которое мы на неё оказываем», — говорит Ян Зримек, один из авторов исследования.

Так это плохо или хорошо?

Также учёные заметили, что повышенная концентрация ферментов, разлагающих пластик, наблюдается не на поверхности океана, а в глубине. Это, по их мнению, указывает на то, что именно там в основном плавают частицы микропластика.

Обнаруженное явление массовой мутации микробов, казалось бы, должно нас обрадовать, ведь способов избавить Мировой океан от пластикового загрязнения пока не видно, а проблема нарастает и перед следующими поколениями встанет в полный рост. Так может, природа сама найдёт пути её решения, породив в ходе эволюции и естественного отбора бактерии, которым просто нравится питаться пластмассой? И те очистят Землю от излишков пластика?

Экологи предупреждают, что у этого явления может быть и обратная сторона. Во-первых, нет никакой гарантии, что прожорливые микроорганизмы не доберутся до нужного человеку пластика — например, того, в котором хранятся продукты питания и напитки. Как быть в таком случае? Тогда придётся защищать уже пластик. Отсюда и вторая угроза. Производители упаковки могут изобрести более устойчивый к воздействию микробов материал, но он будет ещё дольше разрушаться в природной среде. Допустим, не 300-500 лет, как сейчас, а 10 тысяч лет! И проблема загрязнения перейдёт на новый виток.

К чему приведёт «мусорная эволюция»?

Ежегодно в воды Мирового океана сбрасывается от 8 до 11 миллионов тонн пластиковых отходов. К 2040 году, по оценкам экспертов, этот показатель может достигнуть 30 миллионов тонн. Проанализировав 12 миллионов единиц мусора, найденных в морях, реках, на берегах и морском дне, международная группа исследователей установила, что почти половина этих отходов (44%) связана с едой и напитками навынос.

«Для нас было шоком увидеть, что пакеты, бутылки, пищевые контейнеры и одноразовая посуда составляют почти половину антропогенного мусора в глобальном масштабе», — пояснил руководитель исследования Кармен Моралес, представляющий Университет Кадиса (Испания). Учёные пришли к выводу, что пандемия усилила эту проблему, ведь по всему миру люди были вынуждены отказаться от походов в кафе и рестораны и покупать готовую еду в магазинах или в тех же кафе навынос.

Мало того, пластиковый мусор создал в Мировом океане новую экосистему. Он стал домом для целого ряда организмов — от морских животных до тех самых бактерий, которые его поедают. Ещё в 2013 году биолог Линда Амарал-Зеттлер из Королевского института морских исследований Нидерландов предложила использовать в научном сообществе новый термин — пластисфера. Он обозначает сообщество организмов, живущих на поверхности пластикового мусора в океане. Сначала в него входили лишь бактерии и грибы, но постепенно учёные стали добавлять в него новых, всё более сложных существ — крабов, медуз, улиток. Все эти виды объединяет то, что они прикрепляются к пластику и живут на нём, распространяясь по огромной площади Мирового океана. Механизмы их размножения и питания приспособлены именно к пластиковой среде.

Исследовав отходы, плавающие на поверхности океанов, группа американских и канадских биологов обнаружила, что некоторые из живущих на них организмов появились сравнительно недавно, и для остальных обитателей морей они являются своего рода «инопланетянами» — совершенно чужими, а подчас и враждебными видами.

«Они открыли способ использовать плавучий мусор в качестве транспорта через океан, — говорит руководитель исследования, биолог Линди Харам. — За месяцы и годы, которые они проводят в дрейфе на 6 тысяч километров, эти организмы приобретают свойства, неизвестные их предкам. К моменту, когда они вместе с течением достигают противоположного берега, их потомки представляют собой уже совершенно новый биологический вид».

Учёные признаются, что на их глазах происходит «мусорная эволюция». С таким явлением они раньше не сталкивались, а его последствия предсказать пока не берутся. Возможно, будут разрушены пищевые цепочки, которые складывались в океане тысячелетиями. А возможно, «пластиковые» виды начнут войну на уничтожение и вытеснят из морских сообществ их традиционную фауну.