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 gia ngay thử thách thiết kế cánh tay robot của NASA để giành giải thưởng lên tới 5.000 USD

tinybook tinybook 1 ngày 4 giờ
Tham gia ngay thử thách thiết kế cánh tay robot của NASA để giành giải thưởng lên tới 5.000 USD
Thử thách sáng tạo với cánh tay robot Astrobee của NASA hứa hẹn sẽ đem tới cơ hội thể hiện tài năng lập trình và thiết kế của mọi công dân trên thế giới.

Đây là lý do vì sao chẳng ai trong ngành công nghiệp xe hơi nói về robot, trừ Elon Musk

tinybook tinybook 1 ngày 6 giờ
Đây là lý do vì sao chẳng ai trong ngành công nghiệp xe hơi nói về robot, trừ Elon Musk
CB Insights - một công ty phân tích dữ liệu - đã sử dụng một thuật toán ngôn ngữ học để phân tích các phiên họp cổ đông của GM, Ford, Daimler và Tesla. Kết quả cho thấy, Tesla dành nhiều thời gian để nói về robot hơn hẳn 3 công ty còn lại.

Elon Musk muốn loại bỏ coban khỏi pin thế hệ mới, nhưng điều ấy là vô cùng khó khăn

tinybook tinybook 1 ngày 12 giờ
Elon Musk muốn loại bỏ coban khỏi pin thế hệ mới, nhưng điều ấy là vô cùng khó khăn
Chúng ta hãy cùng đi tìm hiểu lý do tại sao việc chế tạo ra một loại pin không coban - nguyên tố được gán cho cái tên "kim cương máu của ngành công nghiệp sản xuất pin", lại là điều không hề đơn giản.

Gặp gỡ nhà tiên tri lợn vừa đưa ra dự đoán 4 đội bóng lọt vào bán kết World Cup 2018

tinybook tinybook 1 ngày 22 giờ
Gặp gỡ nhà tiên tri lợn vừa đưa ra dự đoán 4 đội bóng lọt vào bán kết World Cup 2018
Chú lợn có tên Mystic Marcus từng nắm giữ nhiều kỷ lục dự đoán chính xác đã đưa ra phỏng đoán về những đội bóng góp mặt tại bán kết trong khuôn khổ World Cup 2018.

Công nghệ giá rẻ này có thể biến CO2 thành nhiên liệu cho xe hơi và máy bay với chi phí chưa đầy 100 USD

tinybook tinybook 2 ngày 3 giờ
Công nghệ giá rẻ này có thể biến CO2 thành nhiên liệu cho xe hơi và máy bay với chi phí chưa đầy 100 USD
Các nhà khoa học Mỹ và Canada đang nghiên cứu một phương pháp mới giúp biển đổi CO2 trong không khí trở thành nhiên liệu sử dụng cho xe hơi và máy bay với chi phí vô cùng rẻ, chỉ chưa đầy 100 USD.

CHÍNH THỨC: Chứng minh được thuyết tương đối của Einstein ở mức độ thiên hà

tinybook tinybook 2 ngày 9 giờ
CHÍNH THỨC: Chứng minh được thuyết tương đối của Einstein ở mức độ thiên hà
Dường như sở thích của cả giới khoa học là chứng minh những gì thiên tài Albert Einstein nói là đúng, bên cạnh sở thích chứng minh những gì thiên tài này nói là sai.

Thế giới sẽ sử dụng 50% năng lượng có thể tái tạo và 11% than đá vào năm 2050

tinybook tinybook 2 ngày 11 giờ
Thế giới sẽ sử dụng 50% năng lượng có thể tái tạo và 11% than đá vào năm 2050
Theo một báo cáo mới đây của Bloomberg New Energy Finance về những thay đổi trong sản xuất điện đến năm 2050, thì trong 33 năm tới, thế giới sẽ sản sinh gần 50% điện năng từ năng lượng có thể tái tạo.

Robot có khả năng đọc suy nghĩ của con người sẽ xuất hiện sớm hơn bạn nghĩ

tinybook tinybook 2 ngày 12 giờ
Robot có khả năng đọc suy nghĩ của con người sẽ xuất hiện sớm hơn bạn nghĩ
Robot hiện nay cực kỳ phổ biến, và chúng ngày một thông minh hơn.

Baidu phát triển thành công thuật toán AI có thể phát hiện ung thư chính xác hơn cả chuyên gia y tế

tinybook tinybook 3 ngày 11 giờ
Baidu phát triển thành công thuật toán AI có thể phát hiện ung thư chính xác hơn cả chuyên gia y tế
Các nhà nghiên cứu trí tuệ nhân tạo tại Baidu mới đây vừa công bố một thuật toán deep learning mới, hỗ trợ các chuyên gia y tế xác định sự tồn tại của các khối u hay ung thư một cách chính xác hơn.

Những người này khẳng định mình bị... dị ứng với sóng Wifi, nhưng sự thực đằng sau là gì?

tinybook tinybook 5 ngày 6 giờ
Những người này khẳng định mình bị... dị ứng với sóng Wifi, nhưng sự thực đằng sau là gì?
Chứng bệnh kỳ lạ gì thế? Mà biết đâu lại có thật, vì chẳng phải chúng ta từng có người dị ứng với nước hay sao?

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây

tinybook tinybook 5 ngày 9 giờ
Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây
Một cách thức thực hiện công nghệ kênh dẫn vi lưu khác, cho phép ta có thể thực hiện những thử nghiệm sinh học hiệu quả và bớt tốn kém hơn.

Thắng đội tuyển Đức, người dân Mexico ăn mừng gây ra cả động đất. Đây là giải thích khoa học đằng sau cơn địa chấn này

tinybook tinybook 6 ngày 6 giờ
Thắng đội tuyển Đức, người dân Mexico ăn mừng gây ra cả động đất. Đây là giải thích khoa học đằng sau cơn địa chấn này
Người dân Mexico đã thực sự làm nên kì tích! Hai kì tích chỉ trong vòng một ngày!

Thử nghiệm đơn giản với cổ tay cho biết bạn có thể làm người mẫu, vận động viên hay võ sĩ sumo

tinybook tinybook 6 ngày 6 giờ
Thử nghiệm đơn giản với cổ tay cho biết bạn có thể làm người mẫu, vận động viên hay võ sĩ sumo
Một lần nữa, người Nhật lại khiến Internet bất ngờ vì phương thức đánh giá thể trạng đơn giản mà đầy hiệu quả.

Viễn cảnh thất nghiệp của công nhân nhà kho tại Trung Quốc rõ nét khi nhà máy 200.000 đơn hàng mỗi ngày của JD chỉ cần có 4 người làm

tinybook tinybook 6 ngày 12 giờ
Viễn cảnh thất nghiệp của công nhân nhà kho tại Trung Quốc rõ nét khi nhà máy 200.000 đơn hàng mỗi ngày của JD chỉ cần có 4 người làm
JD.com, một gã khổng lồ thương mại điện tử tại Trung Quốc, vừa xây dựng một trung tâm hàng hóa lớn tại Thượng Hải với chức năng tổ chức, đóng gói và vận chuyển 200.000 đơn hàng mỗi ngày. Công việc của 4 nhân viên duy nhất tại đây là...bảo trì robot.

Ngắm con đường dốc nhất thế giới với độ dốc 35%, làm chủ yếu từ bê tông vì lo nhựa đường bị chảy xuống

tinybook tinybook 6 ngày 23 giờ
Ngắm con đường dốc nhất thế giới với độ dốc 35%, làm chủ yếu từ bê tông vì lo nhựa đường bị chảy xuống
Phải là người có sức khỏe thể chất cực tốt thì bạn mới có thể vượt qua được con dốc Baldwin Street với độ dốc lên tới 19 độ mà không bở hơi tai.

Bạn biết gì về hệ thống cáp quang biển dài 885.000km, "xương sống" của mạng lưới Internet trên toàn thế giới?

tinybook tinybook 6 ngày 23 giờ
Bạn biết gì về hệ thống cáp quang biển dài 885.000km, "xương sống" của mạng lưới Internet trên toàn thế giới?
Cáp quang biển là hệ thống phức tạp, được bảo vệ rất cẩn thận, không phải "như cọng bún" mà ta thường nói đùa mỗi khi đứt cáp.

Nếu là người ưa thích bơi lội, hãy cẩn thận trong việc lựa chọn bể bơi của mình!

tinybook tinybook 1 tuần 4 giờ
Nếu là người ưa thích bơi lội, hãy cẩn thận trong việc lựa chọn bể bơi của mình!
Vì theo thông tin mới nhất được thông báo từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), bể bơi là nơi cư ngụ của hàng hà sa số các loại vi khuẩn.

Thế giới sẽ ra sao nếu loài gián tuyệt chủng? Câu trả lời sẽ khiến bạn bất ngờ

tinybook tinybook 1 tuần 6 giờ
Thế giới sẽ ra sao nếu loài gián tuyệt chủng? Câu trả lời sẽ khiến bạn bất ngờ
Giờ đây bạn đã không còn phải hít thở chung bầu không khí với loài sinh vật gớm ghiếc này nữa...

Sử dụng âm thanh và siêu thanh, các nhà nghiên cứu tấn công thành công ổ cứng HDD và hệ điều hành máy tính

tinybook tinybook 1 tuần 12 giờ
Sử dụng âm thanh và siêu thanh, các nhà nghiên cứu tấn công thành công ổ cứng HDD và hệ điều hành máy tính
Trong thời đại số, sinh ra những vũ khí tấn công công nghệ hoàn toàn mới.

Bên trong nhóm Grand Challenge của Amazon - Phòng thí nghiệm bí mật nghiên cứu ung thư và các dự án mạo hiểm khác

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Bên trong nhóm Grand Challenge của Amazon - Phòng thí nghiệm bí mật nghiên cứu ung thư và các dự án mạo hiểm khác
Đây như một phiên bản Google X trong Amazon khi hầu hết các lãnh đạo của nhóm đều đến từ Google X với vai trò và nhiệm vụ tương tự như vậy.

Yếu tố tâm lý đằng sau thành công của cặp tai nghe không dây AirPod

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Yếu tố tâm lý đằng sau thành công của cặp tai nghe không dây AirPod
Dù bị cả thế giới internet cười nhạo khi bộ đôi tai nghe không dây này ra mắt, nhưng giờ AirPod đã trở thành chiếc tai nghe không dây bán chạy hàng đầu thế giới. Khoa học về tâm lý con người có thể giải thích cho điều này.

Khoa học đã chứng minh: Nhện là bạn, không phải kẻ thù!

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Khoa học đã chứng minh: Nhện là bạn, không phải kẻ thù!
Hãy tập làm quen với sự hiện diện của chúng trong căn nhà của mình bạn nhé.

Phát hiện xác của loài ếch cổ đại được bảo quản bên trong 4 mảnh hổ phách 100 triệu năm tuổi

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Phát hiện xác của loài ếch cổ đại được bảo quản bên trong 4 mảnh hổ phách 100 triệu năm tuổi
Phát hiện này hết sức quan trọng, bởi hóa thạch của các sinh vật lưỡng cư sống trong rừng nhiệt đới rất hiếm, thêm nữa, các nhà khoa học chưa chắc chắn đâu là thời điểm mà ếch bắt đầu di cư đến môi trường nhiệt đới.

Giải ngố về VAR, công nghệ Video Hỗ trợ Trọng tài tại World Cup 2018 khiến không cầu thủ nào có thể chơi xấu được nữa

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Giải ngố về VAR, công nghệ Video Hỗ trợ Trọng tài tại World Cup 2018 khiến không cầu thủ nào có thể chơi xấu được nữa
Có những ý kiến trái chiều cho rằng VAR sẽ làm mất đi bản chất hay vốn có của bóng đá.

Ở Nhật Bản có hẳn một cuộc thi trưng bày cảnh quan nhà vườn ngay trên xe tải vô cùng độc đáo

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Ở Nhật Bản có hẳn một cuộc thi trưng bày cảnh quan nhà vườn ngay trên xe tải vô cùng độc đáo
Dù diện tích thùng xe tải khá nhỏ nhưng các nhà thiết kế vẫn khéo léo sắp xếp cảnh quan y hệt như một khu vườn trong thực tế.

Nhân viên Amazon viết tâm thư yêu cầu CEO Jeff Bezos ngừng cung cấp dịch vụ nhận diện khuôn mặt cho chính phủ

tinybook tinybook 1 ngày 7 giờ
Nhân viên Amazon viết tâm thư yêu cầu CEO Jeff Bezos ngừng cung cấp dịch vụ nhận diện khuôn mặt cho chính phủ
Ngoài ra, họ còn kêu gọi tỷ phú này loại bỏ công ty dữ liệu lớn Palantir khỏi dịch vụ đám mây Amazon Web Services.

Mỹ chế tạo máy tính siêu nhỏ, kích thước chỉ bằng một góc hạt gạo nhưng vẫn nghe nhạc, xem phim, chơi game thoải mái

tinybook tinybook 1 ngày 10 giờ
Mỹ chế tạo máy tính siêu nhỏ, kích thước chỉ bằng một góc hạt gạo nhưng vẫn nghe nhạc, xem phim, chơi game thoải mái
Một trường đại học tại Mỹ mới đây đã chế tạo ra được một máy tính siêu nhỏ với kích thước chỉ bằng một góc của hạt gạo.

Bực bội vì Facebook thay đổi thuật toán, trang báo châm biếm hài hước The Onion lập tức cho Mark Zuckerberg.... "ăn hành"

tinybook tinybook 1 ngày 10 giờ
Bực bội vì Facebook thay đổi thuật toán, trang báo châm biếm hài hước The Onion lập tức cho Mark Zuckerberg.... "ăn hành"
Các bài viết của báo The Onion (tạm dịch là Báo củ hành) mấy hôm nay liên tục lôi CEO của Facebook, anh Mark Zuckerberg ra làm trò cười.

Tranh cãi nảy lửa qua email, Elon Musk gọi kẻ phá hoại Tesla là "một con người tồi tệ"

tinybook tinybook 1 ngày 11 giờ
Tranh cãi nảy lửa qua email, Elon Musk gọi kẻ phá hoại Tesla là "một con người tồi tệ"
Tờ Washington Post đã cung cấp cho chúng ta đoạn hội thoại có phần căng thẳng giữa CEO của Tesla và Martin Tripp - cựu nhân viên của công ty này bị buộc tội đã đánh cắp bí mật thương mại và lan truyền thông tin sai sự thật.

Australia: Internet quá lag để xem World Cup, Thủ tướng đích thân "hỏi thăm" khiến nhà mạng răm rắp sửa lỗi

tinybook tinybook 1 ngày 11 giờ
Australia: Internet quá lag để xem World Cup, Thủ tướng đích thân "hỏi thăm" khiến nhà mạng răm rắp sửa lỗi
Đã cầm bản quyền World Cup thì đừng truyền qua mạng lag, nếu không sẽ bị Thủ tướng đến gõ cửa nhà nói chuyện như thế này đấy.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat