Loại enzyme kỳ diệu mới sẽ tiêu hủy nhựa như thế nào?

Loại enzyme kỳ diệu mới sẽ tiêu hủy nhựa như thế nào?
Theo: Nguyễn Hải Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Tìm hiểu được cơ chế hoạt động của enzyme này sẽ mở đường cho việc tìm ra một giải pháp toàn diện với cuộc khủng hoảng nhựa của chúng ta.

Những chai nhựa chúng ta vứt đi hàng ngày sẽ tồn tại đến hàng trăm năm. Đó là một trong những lý do quan trọng vì sao vấn đề ô nhiễm nhựa lại trở nên nghiêm trọng như hiện nay, khi nó có thể gây ra tác động chết chóc đến hệ sinh thái biến.

Nhưng gần đây các nhà khoa học đã phát hiện ra một chủng vi khuẩn có thể “ăn được” – theo đúng nghĩa đen – loại nhựa sử dụng để làm các chai lọ, và giờ đây chúng đã được cải thiện để có thể tăng tốc quá trình đó. Các hiệu ứng đến nay vẫn rất khiêm tốn – và cho dù chưa phải là một giải pháp hoàn hảo cho ô nhiễm nhựa, nó vẫn cho thấy vi khuẩn có thể giúp tạo ra nhiều biện pháp tái chế thân thiện với môi trường như thế nào.

Phát hiện vô tình

Nhựa là những chuỗi polymer phức tạp, nghĩa là chúng rất dài, gồm các chuỗi phân tử lặp đi lặp lại không hòa tan trong nước. Sức mạnh của các chuỗi này làm nhựa trở nên rất bền và mất rất thời gian để phân hủy tự nhiên. Nếu chúng có thể bị phá vỡ thành các phân tử hóa học nhỏ hơn, có thể hòa tan được, sau đó những khối mới tạo thành này có thể được thu lại và tái chế thành các loại nhựa mới trong một chu trình lặp kín.

Năm 2016, các nhà khoa học Nhật Bản đã thử nghiệm một loại vi khuẩn khác từ một nhà máy tái chế chai nhựa và nhận ra rằng Ideonella sakaiensis 201-F6 có thể tiêu hóa loại nhựa được sử dụng để làm các chai nước dùng một lần, nhựa PET (polyethylene terepththalate). Nó hoạt động nhờ tiết ra một loại enzyme (một loại protein có thể tăng tốc các phản ứng hóa học) có tên gọi PETase. Enzyme này phân chia các liên kết hóa học trong PET, tạo thành các phân tử nhỏ hơn mà vi khuẩn có thể hấp thụ, sử dụng carbon trong chúng như một nguồn thức ăn.

Cho dù đã có những enzyme vi khuẩn khác cũng có thể tiêu hóa chậm PET, loại enzyme mới này dường như đã tiến hóa đặc biệt cho công việc này. Điều này cho thấy rằng nó có thể thực hiện nhanh hơn và hiệu quả hơn, vì vậy chúng có tiềm năng sử dụng trong tái chế sinh học.

Chính vì vậy, hàng loạt nhóm nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu chính xác cách hoạt động của PETase thông qua cấu trúc của nó. Trong 12 tháng qua, các nhóm đến từ Hàn Quốc, Trung Quốc, Mỹ, Anh và Brazil đều đã công bố các công trình cho thấy cấu trúc của enzyme này với độ phân giải cao và phân tích cơ chế hoạt động của nó.

Các nghiên cứu này cho thấy rằng bộ phận của protein PETase này thực hiện quá trình tiêu hóa hóa học có cấu tạo được thiết kế cho phép bám vào bề mặt PET và hoạt động ở 30oC, giúp nó phù hợp với quá trình tái chế trong các phản ứng sinh học. Hai trong số các nhóm nghiên cứu cũng cho thấy rằng, bằng cách khôn khéo thay đổi các đặc tính hóa học của enzyme vì vậy nó có thể tương tác theo cách khác với PET, để hoạt động nhanh hơn so với PETase tự nhiên.

Tuy nhiên, việc sử dụng các enzyme từ vi khuẩn trong các phản ứng sinh học để phá vỡ nhựa trong tái chế vẫn rất khó thực hiện. Các đặc tính vật lý của nhựa làm chúng rất khó tương tác với enzyme.

Nhựa PET được sử dụng trong các chai nước uống có cấu trúc bán tinh thể (semi-crystalline), có nghĩa là các phân tử nhựa được đóng gói chặt với nhau và enzyme rất khó xâm nhập vào sâu. Nghiên cứu mới nhất cho thấy rằng những enzyme được tăng cường có thể hoạt động tốt, bởi vì những phân tử có liên quan đến phản ứng rất dễ tiếp cận, giúp các enzyme có thể tấn công dễ dàng hơn, thậm chí vào cả các phân tử PET ẩn sâu nhất.

Các cải thiện khiêm tốn

Nhưng các cải thiện về hoạt động của PETase không đáng kể, và chúng ta vẫn còn cách một giải pháp cho cuộc khủng hoảng nhựa của mình một quãng rất xa. Nhưng nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu được làm thế nào enzyme hứa hẹn này có thể phá vỡ PET và gợi ý về cách làm để có thể thực hiện nhanh hơn bằng cách chỉnh sửa các bộ phận hoạt động của nó.

Việc có thể chỉnh sửa các enzyme để chúng có thể làm việc tốt hơn so với phát triển tự nhiên là tương đối bất thường. Có lẽ thành tựu này phản ánh thực tế rằng loại vi khuẩn có thể sử dụng PETase chỉ mới phát triển gần đây để sống sót được trong môi trường đầy nhựa do con người tạo ra. Điều này có thể mang lại cho các nhà khoa học một cơ hội thú vị để vượt qua sự tiến hóa bằng việc chỉnh sửa các dạnh tối ưu của PETase.

Mặc dù vậy, vẫn còn một điều đáng lo. Trong khi bất cứ vi khuẩn nào được chinh sửa cho các phản ứng sinh học đều được kiểm soát cao độ, nhưng việc chúng có thể làm suy giảm và tiêu thụ nhựa cho thấy loại vật liệu mà chúng ta đang phụ thuộc vào nó có thể không bền vững như chúng ta tưởng tượng.

Nếu có ngày càng nhiều loại vi khuẩn có thể ăn nhựa, thì các sản phẩm và cấu trúc được thiết kế để đứng vững trong nhiều năm sẽ gặp phải mối đe dọa. Ngành công nghiệp nhựa sẽ phải đối mặt với thách thức nghiêm trọng của việc ngăn chặn các sản phẩm của mình trở thành mồi ngon cho các vi sinh vật háu đói.

Những bài học từ thuốc kháng sinh đã dạy chúng ta rằng, mình luôn chậm chân hơn các vi khuẩn. Nhưng có lẽ các nghiên cứu như trên đang cho phép đi trước tự nhiên một bước.

Tham khảo The Next Web

Tham quan “khu chung cư” độc đáo tại Nam Phi, nơi cư dân sinh sống trong 140 container đầy đủ tiện nghi

tinybook tinybook 5 ngày 7 giờ
Tham quan “khu chung cư” độc đáo tại Nam Phi, nơi cư dân sinh sống trong 140 container đầy đủ tiện nghi
Nếu có dịp ghé qua khu chung cư Drivelines Studios độc đáo tại Nam Phi, bạn chắc chắn sẽ không khỏi ngạc nhiên vì kiến trúc đồ sộ và tính hữu ích của container trong việc cải tạo thành công trình nhà ở

Phát hiện hố thiên thạch rộng 31 km tại Greenland, tạo thành bởi một cục sắt nặng 10 tỉ tấn từ trên trời rơi xuống

tinybook tinybook 6 ngày 7 giờ
Phát hiện hố thiên thạch rộng 31 km tại Greenland, tạo thành bởi một cục sắt nặng 10 tỉ tấn từ trên trời rơi xuống
Hố thiên thạch mới được phát hiện lọt danh sách 25 hố lớn nhất Trái Đất, cùng lúc đó tự mình làm nên một danh sách mới: những hố thiên thạch được tìm thấy dưới một lớp băng.

Ngày mai, 1 kilogram sẽ không còn là 1 kilogram chúng ta từng biết nữa

tinybook tinybook 6 ngày 15 giờ
Ngày mai, 1 kilogram sẽ không còn là 1 kilogram chúng ta từng biết nữa
Đây được coi là sự kiện lịch sử của ngành khoa học: "một kilogram" sẽ thay đổi vĩnh viễn.

Sau 20 năm phân tích dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện ra một "Siêu Trái Đất" cách ta chỉ 6 năm ánh sáng

tinybook tinybook 6 ngày 17 giờ
Sau 20 năm phân tích dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện ra một "Siêu Trái Đất" cách ta chỉ 6 năm ánh sáng
"Siêu Trái Đất" Sao b của Hệ Sao Barnard là kết quả của nỗ lực nghiên cứu khổng lồ, dẫn đầu là nhà khoa học lão thành Ignasi Ribas.

Các nhà khoa học tạo ra thiết bị vừa hấp thu ánh sáng Mặt Trời để tạo điện, vừa bắn thẳng nhiệt thừa ra ngoài Vũ trụ

tinybook tinybook 1 tuần 6 giờ
Các nhà khoa học tạo ra thiết bị vừa hấp thu ánh sáng Mặt Trời để tạo điện, vừa bắn thẳng nhiệt thừa ra ngoài Vũ trụ
"Chúng tôi cùng nhau xây nên thiết bị đầu tiên, mong muốn một ngày nào đó nó sẽ vừa tạo ra năng lượng lại vừa tiết kiệm được năng lượng, cùng một chỗ, cùng một thời điểm, bằng cách điều khiển hai đặc tính rất riêng của ánh sáng", giáo sư Shanhui Fan, kĩ sư điện và tác giả của nghiên cứu mới phát biểu.

Liên Hợp Quốc: Tầng ozon sẽ phục hồi hoàn toàn vào năm 2060 nhưng cả thế giới vẫn cần chung tay, góp sức hơn nữa

tinybook tinybook 1 tuần 7 giờ
Liên Hợp Quốc: Tầng ozon sẽ phục hồi hoàn toàn vào năm 2060 nhưng cả thế giới vẫn cần chung tay, góp sức hơn nữa
Các nhà khoa học ước tính, tầng ozon ở Bắc Bán Cầu sẽ hồi phục trở lại trong hơn một thập kỷ tới và sau khoảng 30 năm tiếp theo, tầng ozon ở Nam Bán Cầu sẽ trở lại nguyên vẹn lại như xưa.

Khoa học chứng minh chỉ những người thông minh mới hay tắt báo thức 5 phút một lần rồi ngủ tiếp!

tinybook tinybook 1 tuần 13 giờ
Khoa học chứng minh chỉ những người thông minh mới hay tắt báo thức 5 phút một lần rồi ngủ tiếp!
Bạn có thể thông minh hơn, sáng tạo hơn và thậm chí hạnh phúc hơn những người cố gắng nhảy ngay xuống giường khi chuông báo thức vừa reo.

Đố tìm được ở đâu ngoài Trung Quốc: Chở hẳn một tòa nhà 5 tầng trên sông bằng tàu vận tải

tinybook tinybook 1 tuần 18 giờ
Đố tìm được ở đâu ngoài Trung Quốc: Chở hẳn một tòa nhà 5 tầng trên sông bằng tàu vận tải
Có thể bạn sẽ không tin nhưng chính xác thì bạn đang thấy cả một tòa nhà trôi lơ lửng trên sông ở Trung Quốc chứ không phải là hình ảnh hoặc video cắt ghép phi thực tế.

[Vietsub] Xin giới thiệu với bạn huyền thoại Stan Lee, diễn viên quần chúng nổi tiếng nhất mọi thời đại

tinybook tinybook 1 tuần 18 giờ
[Vietsub] Xin giới thiệu với bạn huyền thoại Stan Lee, diễn viên quần chúng nổi tiếng nhất mọi thời đại
Cụ Stan Lee đã đóng tròn vai ở Vũ trụ này, và có thể đang tung hoành tại một chân trời xa xôi nào khác.

Qualcomm có thể chính là kẻ đứng trong bóng tối để chơi xấu Apple

tinybook tinybook 5 ngày 13 giờ
Qualcomm có thể chính là kẻ đứng trong bóng tối để chơi xấu Apple
Hóa ra cuộc chiến giữa các công ty công nghệ không chỉ có bề nổi, mà còn có phần chìm đầy rối ren.

Facebook tiếp tục thay đổi thuật toán, giảm tương tác đối với các bài viết giật title câu view và nội dung khiêu gợi

tinybook tinybook 5 ngày 13 giờ
Facebook tiếp tục thay đổi thuật toán, giảm tương tác đối với các bài viết giật title câu view và nội dung khiêu gợi
Trong tuyên bố của Facebook, CEO Mark Zuckerberg cho biết người dùng tham gia tương tác rất nhiều với các bài viết giật title, mặc dù nội dung thực sự mang lại không có ý nghĩa gì hoặc là thông tin sai sự thật.

Mất người bạn thân trong một vụ tai nạn, hai anh chàng này đã xây dựng chatbot để giúp trò chuyện với người chết

tinybook tinybook 5 ngày 16 giờ
Mất người bạn thân trong một vụ tai nạn, hai anh chàng này đã xây dựng chatbot để giúp trò chuyện với người chết
Trò chuyện với người đã mất liệu rằng có phải ý tưởng hay?

Ngày 16/11 sẽ chuyển mạng giữ nguyên số, nhà mạng tự quy định mức phí chuyển đổi

tinybook tinybook 5 ngày 17 giờ
Ngày 16/11 sẽ chuyển mạng giữ nguyên số, nhà mạng tự quy định mức phí chuyển đổi
Ông Nguyễn Phong Nhã, Cục phó Cục Viễn thông cho biết, từ ngày 16/11/2018 các nhà mạng sẽ chính thức cung cấp dịch vụ chuyển mạng giữ nguyên số cho các thuê bao trả sau. Mức phí chuyển mạng giữ nguyên số do nhà mạng tự quy định.

Google Maps được tích hợp thêm tính năng chat, khiến cho ứng dụng bản đồ này quá tải

tinybook tinybook 5 ngày 18 giờ
Google Maps được tích hợp thêm tính năng chat, khiến cho ứng dụng bản đồ này quá tải
Google Maps ngày càng giống Facebook, với quá nhiều tính năng mà hầu hết bạn không thể nhớ.

Các sản phẩm dành cho doanh nghiệp của Microsoft đang ngấm ngầm thu thập dữ liệu cá nhân người dùng

tinybook tinybook 5 ngày 19 giờ
Các sản phẩm dành cho doanh nghiệp của Microsoft đang ngấm ngầm thu thập dữ liệu cá nhân người dùng
Microsoft thu thập và lưu trữ dữ liệu cá nhân về hành vi của từng người dùng các sản phẩm dành cho doanh nghiệp trên diện rộng, trong khi không có bất kỳ tài liệu công khai nào nhắc đến vấn đề này cả.

Công ty từng được coi là "Facebook của Trung Quốc" vừa phải bán mình với giá chỉ 60 triệu USD

tinybook tinybook 5 ngày 19 giờ
Công ty từng được coi là "Facebook của Trung Quốc" vừa phải bán mình với giá chỉ 60 triệu USD
Hồi tháng 3 năm nay, mạng xã hội Renren tại Trung Quốc chỉ có 31 triệu người dùng hàng tháng.

"X-File ở Romania": Hoang mang tột độ với đoạn video khó hiểu và kỳ bí nhất Quý IV năm 2018

tinybook tinybook 6 ngày 6 giờ
"X-File ở Romania": Hoang mang tột độ với đoạn video khó hiểu và kỳ bí nhất Quý IV năm 2018
Xem xong đoạn video trích xuất từ camera an ninh này, bạn sẽ đặt ra nghìn lẻ một câu hỏi vì sao...

Các nhà nghiên cứu đã đánh bại được những chương trình chặn quảng cáo mạnh mẽ nhất hiện nay

tinybook tinybook 6 ngày 7 giờ
Các nhà nghiên cứu đã đánh bại được những chương trình chặn quảng cáo mạnh mẽ nhất hiện nay
Các trình chặn quảng cáo đang rơi vào thế bất lợi trong cuộc chiến với các công ty quảng cáo Internet, gián tiếp đẩy người dùng "hứng mũi chịu sào" trước một loạt các hình thức tấn công mới.

"Toxic" được Oxford Dictionary bình chọn là từ ngữ của năm 2018

tinybook tinybook 6 ngày 12 giờ
"Toxic" được Oxford Dictionary bình chọn là từ ngữ của năm 2018
2018 là một năm "toxic", chúng ta biết và Nhà xuất bản Đại học Oxford cũng biết điều đó.

Ngành công nghiệp taxi Nhật Bản đẩy lùi cơn bão Uber như thế nào?

tinybook tinybook 6 ngày 15 giờ
Ngành công nghiệp taxi Nhật Bản đẩy lùi cơn bão Uber như thế nào?
Sự cạnh tranh đòi hỏi các công ty taxi truyền thống Nhật Bản hình thành một liên minh, báo chí nước này dẫn lời một quan chức trong ngành công nghiệp taxi.

Microsoft chính thức phát hành lại Windows 10 October Update (1809), link tải có trong bài

tinybook tinybook 6 ngày 17 giờ
Microsoft chính thức phát hành lại Windows 10 October Update (1809), link tải có trong bài
Dù bản cập nhật tháng 10 gặp lỗi song không ít người dùng đã kịp "lên đời" và cảm thấy vô cùng thích thú với tính năng "Dark Them" hay công cụ chụp màn hình Snip & Sketch của Windows 10 1809.

Mark Zuckerberg cấm các giám đốc cấp cao của Facebook sử dụng iPhone, nguyên nhân là do Tim Cook

tinybook tinybook 6 ngày 18 giờ
Mark Zuckerberg cấm các giám đốc cấp cao của Facebook sử dụng iPhone, nguyên nhân là do Tim Cook
CEO Tim Cook của Apple và CEO Mark Zuckerberg của Facebook có vẻ như không ưa gì nhau.

Ông Nguyễn Tử Quảng: Chỉ cần 5 doanh nghiệp công nghệ mũi nhọn đóng vai trò dẫn dắt, Việt Nam sẽ thực sự phát triển nhờ khoa học công nghệ!

tinybook tinybook 1 tuần 11 giờ
Ông Nguyễn Tử Quảng: Chỉ cần 5 doanh nghiệp công nghệ mũi nhọn đóng vai trò dẫn dắt, Việt Nam sẽ thực sự phát triển nhờ khoa học công nghệ!
CEO BKAV đánh giá tình hình phát triển công nghệ ở Việt Nam dù còn nhiều khó khăn, nhưng nếu vận dụng đúng cách, các doanh nghiệp trong nước có thể cạnh tranh với các tập đoàn hàng đầu thế giới.

Người đàn ông Hokkaido bị bắt vì "đến thăm" trung tâm mua sắm Aeon 2,7 triệu lần bằng GPS fake

tinybook tinybook 1 tuần 16 giờ
Người đàn ông Hokkaido bị bắt vì "đến thăm" trung tâm mua sắm Aeon 2,7 triệu lần bằng GPS fake
Cái giá của việc khai thác lỗ hổng một cách quá đà để nhận quà miễn phí.

Ứng dụng web mới của Google giúp bạn nén ảnh kích thước lớn mà không làm giảm quá nhiều chất lượng

tinybook tinybook 1 tuần 16 giờ
Ứng dụng web mới của Google giúp bạn nén ảnh kích thước lớn mà không làm giảm quá nhiều chất lượng
Squoosh thực sự là một ứng dụng web hữu ích mà bạn nên bookmark.

Jack Ma trở thành thần Tài hiện đại của Trung Quốc, được dân thờ cúng như thật!

tinybook tinybook 1 tuần 17 giờ
Jack Ma trở thành thần Tài hiện đại của Trung Quốc, được dân thờ cúng như thật!
Theo một nghiên cứu của City University of Hong Kong thì: Việc thờ phụng người nổi tiếng là một hiện tượng tất yếu trong xã hội, người trẻ tuổi có xu hướng hâm mộ các nhân vật liên quan đến ngành giải trí, sau khi ra trường họ sẽ chú ý tới những tấm gương thành công trong sự nghiệp.

Facebook Messenger quay trở lại giao diện cũ, sau ít giờ thử nghiệm giao diện mới

tinybook tinybook 1 tuần 18 giờ
Facebook Messenger quay trở lại giao diện cũ, sau ít giờ thử nghiệm giao diện mới
Facebook âm thầm cập nhật lại giao diện cũ cho ứng dụng Messenger mà không rõ lý do.

Giữa lúc tranh chấp pháp lý chưa có hồi kết, Apple đang lên kế hoạch "săn trộm" nhân viên Qualcomm

tinybook tinybook 5 ngày 11 giờ
Giữa lúc tranh chấp pháp lý chưa có hồi kết, Apple đang lên kế hoạch "săn trộm" nhân viên Qualcomm
Sau khi ngừng sử dụng modem kết nối di động của Qualcomm trong các mẫu iPhone mới, "Táo khuyết" tiếp tục muốn gây khó khăn cho hãng sản xuất chip của Mỹ bằng cách lôi kéo nhân viên của họ.

Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"

tinybook tinybook 5 ngày 12 giờ
Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"
Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"

Kế hoạch Thiên hà Vệ tinh của SpaceX được FCC chấp thuận, 7.518 vệ tinh sẽ được phóng từ năm tới

tinybook tinybook 5 ngày 13 giờ
Kế hoạch Thiên hà Vệ tinh của SpaceX được FCC chấp thuận, 7.518 vệ tinh sẽ được phóng từ năm tới
Với số lượng vệ tinh bổ sung này, SpaceX sẽ có trong tay khoảng 10.000 vệ tinh, nhiều hơn bất cứ công ty nào khác, để mang internet tới các vùng xa xôi.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat