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

Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5
Thống đốc thủ đô Bangkok, Thái Lan mới đây đã khởi động chiến dịch sử dụng drone để phun nước vào không khí nhằm giảm tình trạng khói bụi đang che phủ khắp thủ đô của Thái Lan.

Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc
Tưởng chừng chủ đề gần đây không gì hot hơn Tết, nhưng với cộng đồng gamer rồi cả các streamer Liên Quân Mobile thì trend đang đứng top bảng chính là…đập bim bim!

Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc
Các phương tiện chạy điện đang ngày càng trở nên đa dạng.

Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam
Ông Nguyễn Bá Diệp – Phó chủ tịch Ví điện tử MoMo khẳng định chắc chắn lì xì online sẽ trở nên phổ biến bởi tiện lợi, an toàn mà vẫn mang đậm tính đặc trưng của Tết cổ truyền.

Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo

tinybook tinybook 3 tuần 1 giờ
Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo
Khá bất ngờ khi hóa thạch của một loài côn trùng cổ đại lại được bảo quan bên trong một viên đá opal hay còn gọi là đá mắt mèo vô cùng quý hiếm.

Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!

tinybook tinybook 3 tuần 2 giờ
Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!
Không giống như khoan bê tông hay khoan nền đất, khoan băng cần một hệ thống khoan đặc biệt.

Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?

tinybook tinybook 3 tuần 5 giờ
Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?
Người ta tìm thấy dấu hiệu của khuẩn kháng thuốc tại những nơi cách rất xa so với xã hội con người. Và tất nhiên, đây là tin chẳng vui chút nào.

Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?

tinybook tinybook 3 tuần 9 giờ
Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?
Liệu bạn có dám bỏ ra 80 USD chỉ để dùng một tờ khăn giấy xì mũi chứa đầy virus của người bị mắc bệnh cảm cúm?

3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu

tinybook tinybook 3 tuần 9 giờ
3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu
Tất cả thế giới ra đây mà xem, chỉ vài thao tác đơn giản như đang giỡn là cái Tết đậm đà đã về với bao bản đồ và hàng triệu gamer khắp mọi miền quê.

Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm

tinybook tinybook 3 tuần 10 giờ
Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm
Dự kiến cuối năm nay, chúng ta sẽ được tận mắt chiêm ngưỡng chiếc xe điện Porsche Taycan.

Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng

tinybook tinybook 3 tuần 15 giờ
Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng
Thử tưởng tượng xem một ngày nào đó bạn nhìn lên Mặt Trăng vào một đêm mùa hè và thấy một bầu trời đầy sao cùng một tấm biển quảng cáo khổng lồ. Đó là hình dung của một start-up Nga trong tương lai không xa.

Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

tinybook tinybook 3 tuần 22 giờ
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!
Tưởng tượng đến lúc bạn chỉ cần kết nối Wi-Fi, điện thoại của bạn đã được sạc. Cuộc đời sẽ tuyệt vời và tiện lợi tới mức nào!

Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch
Nhà vật lý học già vẫn chưa muốn ngưng cống hiến.

Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla
Nhà tâm lý học có tiếng bày tỏ lo lắng với tương lai của Tesla.

Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn
“Siêu rắn” – super solid, một trạng thái vật chất có cấu trúc tinh thể của một chất rắn nhưng lại có thể chảy được như chất lỏng

Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?
Áo và Úc trong tiếng Việt thì không sao, nhưng tiếng Anh thì lại rất dễ nhầm lẫn. Vậy có gì liên quan giữa 2 quốc gia này không, khi chúng cách nhau cả chục ngàn cây số.

Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?
Cho dù biết trước về mối nguy hiểm của iPhone và iOS nhưng tại sao Nokia vẫn chậm chạp đối phó để rồi cuối cùng sụp đổ chỉ sau một thời gian ngắn? Và liệu Apple có đi theo vết xe đổ này?

Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc
Công ty chuyên xây dựng mô hình làm việc chung Spaces mới đây đã hợp tác với thương hiệu phong cách sống Marie-Stella-Maris tạo ra “Spirit de Travail”, một loại nước hoa có thể khả năng tăng hiệu suất công việc.

Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm
Nhiên liệu nhiệt Mặt Trời hứa hẹn sẽ trở thành một loại nhiên liệu mới của tương lai.

Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng
Khi hoàn thành báo cáo nghiên cứu, các nhà khoa học biết mình sẽ bị nhiều người trong ngành phản đối.

Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào
Đó là một thủ thuật xưa trong phẫu thuật giác mạc, có thể biến mắt bệnh nhân trông như một viên hồng ngọc nhưng đổi lại là những rủi ro kỳ lạ.

[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?
Thông qua đoạn video time-lapse thú vị trong bài viết này, bạn sẽ có cơ hội biết được quy trình tạo ra những chiếc xe điện Tesla Model 3 vô cùng kỳ công.

Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết
Lại một mùa xuân vận nữa đến với người dân Trung Quốc và năm nay ước tính sẽ có tới 3 tỷ lượt di chuyển về quê ăn Tết chỉ trong vòng 40 ngày.

Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh
Khi không làm gì cả không có nghĩa là bộ não của bạn không có ích.

Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh
"Em trong mắt tôi".

Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác
Không phải sự sống tới từ hành tinh khác, chỉ là các thành phần cấu tạo nên nó thôi nhé!

[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương
Khi nhìn những con sóng cuộn trào với góc nhìn từ dưới lòng biển, chúng ta mới thấy hết được vẻ đẹp thực sự của đại dương ấn tượng đến như thế nào.

Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác

tinybook tinybook 4 tuần 2 giờ
Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác
Sức mạnh khủng khiếp của hệ thống laser 100 gigawatt sẽ biến Trái Đất thành một ngọn hải đăng, thắp sáng cả một góc Ngân hà.

Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to

tinybook tinybook 4 tuần 3 giờ
Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to
Bất cứ ai đang sở hữu TV 4K cũng nghĩ rằng 8K là "mơ ước", rằng nội dung chưa có thì sao mà xem, rằng 8K chẳng khác gì với 4K qua đôi mắt người. Nhưng đó là khi bạn chưa nhìn thấy một chiếc TV 8K đủ lớn thực sự ngoài đời.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat