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

Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe
Nghiên cứu cho thấy chỉ riêng năm 2016 đã có xấp xỉ 3 triệu cái chết liên quan đến đồ uống có cồn. Ngoài ra, 12% tổng số nam giới tử vong trong độ tuổi từ 15 đến 49 có "dính lứu" đến bia rượu.

Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ

tinybook tinybook 3 tuần 5 giờ
Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ
Các phóng viên đã hỏi phản ứng của những người hàng xóm để xem liệu có bao nhiêu người cảm thấy phiền hà vì một chiếc xe tăng xuất hiện trên đường phố. Tuy vậy, tất cả những người được hỏi đều hài lòng và thích thú chụp ảnh cùng chiếc xe tăng.

Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không

tinybook tinybook 3 tuần 6 giờ
Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không
Và kết quả làm bất ngờ giới khoa học.

Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia

tinybook tinybook 3 tuần 13 giờ
Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia
Con ngựa con chỉ mới 2 - 3 tháng tuổi khi nó qua đời, chiều cao của nó là 98 cm tính từ chân đến vai. Bờm, đuôi và móng guốc ngựa có màu nâu đậm và đều còn nguyên. Thậm chí, các cơ quan nội tạng của nó cũng được bảo quản dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu.

Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3

tinybook tinybook 3 tuần 16 giờ
Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3
Các nhà phân tích của UBS đánh giá chất lượng của chiếc Tesla Model 3 "không xứng đáng với một chiếc ô tô giá 49.000 USD".

Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện
Thử tính vui: 1 km đường chạy bằng xe máy điện SM-1 (không tính khấu hao xe) sẽ có giá 172 VND – quá rẻ so với xe máy chạy xăng thông thường chứ chưa nói tới các thiết bị quân sự - vốn nổi tiếng về khoản "ngốn nhiên liệu".

Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ
Ở thời điểm những năm 1940 thì pháo 47 mm SA 35 và súng máy 7,5 mm MAC mle 1931 của xe tăng Pháp là những loại hỏa khí đầy uy lực có thể bắn xuyên xe tăng Đức từ khoảng cách 1000 yard (khoảng 915 m).

Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"
Đeo kính lên để nhìn thẳng vào vấn đề mà nhìn nhận, ta mới thấy rõ chân tướng sự việc.

Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào
Tất cả bắt đầu bằng một mảnh giấy ghi chú được đính lên bức tường gần Samsung Digital City. Mảnh giấy viết có một chú mèo con ở gần đó đang bị bệnh và cần ai đó đến giúp đỡ.

Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên
"It's not a bug, it's a feature".

Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn
Chiếc kính này sẽ là vị cứu tinh cho các "thánh say xe" và mang lại một kì du lịch trọn vẹn, an toàn nhất.

Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó
Một lưu ý quan trọng khi bạn đi sắm cho gia đình một chiếc TV mới, nhận thấy mác "Có HDR" và thắc mắc chúng là gì.

Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng
Kalashnikov – nhà sản xuất súng AK-47 – đã cho ra mắt một robot khổng lồ tại sự kiện Diễn đàn Kỹ thuật Quân sự Quốc tế 2018 ở ngoại ô Moscow.

Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã
Có tới 50 tiệu tấn rau củ quả bị lãng phí chỉ riêng tại Châu Âu chỉ vì hình thức xấu xí. Trong khi đó, 1/10 dân số thế giới vẫn đang thiếu đói. Sự tương phản này quả thực khiến chúng ta phải suy nghĩ lại về cách sử dụng tài nguyên.

Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng
Phân tích dữ liệu thu về từ 10 năm trước, ta tìm ra yếu tố mới trên Mặt Trăng.

Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi
Ta có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào rất nhiều thứ, có điều chưa tìm ra được thứ gì cụ thể thôi.

Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA
Dù Homer Hickham đã có những lời lẽ nhẹ nhàng và giúp cô gái có lại suất thực tập, chưa rõ mọi chuyện ra sao.

Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào
Một khởi đầu khiêm tốn trong lĩnh vực thực phẩm, và một giấc mơ vô cùng lớn, trong một lĩnh vực sẽ thay đổi tương lai loài người.

Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai
Chỉ bằng một chiếc smartphone thôi, VinGroup sẽ có thể thu hút được toàn bộ sự chú ý của người hâm mộ công nghệ trong nước. Nhưng tham vọng của tập đoàn số 1 Việt Nam không dừng tại đây.

Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay

tinybook tinybook 4 tuần 7 giờ
Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay
Cho dù đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp, nhưng nhờ NVIDIA, đây là lần đầu tiên công nghệ này có thể hiện diện trên các desktop dành cho người dùng phổ thông.

Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí

tinybook tinybook 4 tuần 7 giờ
Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí
Các nhà khoa học mới tìm ra được cách tăng tốc độ tổng hợp magnesite, từ cả trăm năm xuống còn 72 ngày.

Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu

tinybook tinybook 4 tuần 7 giờ
Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu
Robot có các module quan sát quang học giúp tăng khả năng quan sát và truyền dữ liệu bảo mật về trung tâm chỉ huy, đồng thời có thể tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu khi được lệnh từ trung tâm.

"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải

tinybook tinybook 4 tuần 18 giờ
"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải
Không ít người cảm thấy cực choáng váng trước hình ảnh loài rắn - "sát thủ máu lạnh" này lại tự ăn chính cơ thể mình.

Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết
Không rõ rằng nó vẫn còn lênh đênh trên biển, hay đã chìm vào lòng đại dương bao la?

Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng
Quán cà phê đặc biệt này ẩn sâu trong một khu rừng trên đảo Okinawa, Nhật Bản và đặc biệt không hề có ai phục vụ mà chính các du khách sẽ phải tự phục vụ mình.

Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được
Băng trộm gồm 2 tên đã có một kế hoạch lấy tiền hoàn hảo, có điều kế hoạch tiêu tiền thì hơi thiếu thông minh.

Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong
Giả thuyết gây tranh cãi, thu hút rất nhiều ý kiến trái chiều về giai đoạn con người suýt thì tuyệt diệt.

Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ

tinybook tinybook 1 tháng 34 phút
Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ
Ở Haiti, thuốc chữa bệnh được giao dịch dễ dàng giống như việc mua một mớ rau hoặc cân thịt ngoài chợ. Ngoài ra, người bán thuốc không phải ngồi một chỗ chờ người bệnh tới mà phải chủ động đi tìm bệnh nhân để bán thuốc.

Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian

tinybook tinybook 1 tháng 1 giờ
Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian
Ta đang không lãng phí thời gian đúng cách, ta đang bị tội lỗi của "không làm việc" kéo lại.

Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?

tinybook tinybook 1 tháng 1 giờ
Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?
Tuổi thơ của vài thế hệ trẻ nằm trọn trong một tác phẩm nghệ thuật.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat