Введение

Сегодня загрязнение планеты пластиком признано глобальным экологическим кризисом. Из-за массового использования пластмасс и отсутствия правильной утилизации серьезно страдают как наземные, так и морские экосистемы. Природные процессы самовосстановления и самоочищения, которые ранее поддерживали жизнеспособность природной системы, уже не справляются с колоссальным количеством поступающих в нее загрязнений [1]. Одним из значимых загрязнителей являются продукты из полиэтилентерефталата (ПЭТ). До 2016 считалось, что в природе не существует грибов и бактерий, способных использовать пластик в качестве источника питания, однако группа японских ученых развеяла этот миф. Ими была выделена новая бактерия Ideonella sakaiensis 201-F6, которая способна использовать PET в качестве основного источника углерода [2]. Данное открытие дало существенный толчок исследованиям в области биопереработки ПЭТ и надежду на решение соответствующей проблемы загрязнения в обозримом будущем.

Переработка ПЭТ с помощью бактерию Ideonella sakaiensis

Как упоминалось выше группа японских ученых (под руководством К. Ода и К. Миямото) возле завода по переработке бутылок в городе Сакаи обнаружила бактерию Ideonella sakaiensis 201-F6, способную «поедать» пластик. По итогам исследования ими была опубликована статья в журнале «Science» [2], ключевые положения которой будут представлены ниже.

Ideonella sakaiensis заакрепляется на пластивковом изделии (рисунок 1) и использует пластик как единственный источник углерода и энергии. Чтобы переварить прочный полимер, бактерия выделяет два специальных фермента, которые работают поочередно:

1. Фермент ПЭТаза (PETase): Бактерия выделяет его наружу, прямо на пластик. ПЭТаза атакует химические связи полимера и расщепляет длинные молекулы ПЭТ на более короткие фрагменты — в основном на вещество МХЭТ (моно-(2-гидроксиэтил) терефталат).
2. Фермент МХЭТаза (MHETase): Полученный МХЭТ попадает внутрь бактериальной клетки. Там фермент МХЭТаза окончательно разбирает его на два простых и безопасных компонента — терефталевую кислоту и этиленгликоль.

Затем бактерия полностью усваивает эти вещества в процессе дыхания и роста, превращая их в безопасную биомассу, воду и углекислый газ.

Рис. 1. 3D-модель процесса. Иллюстрация того, как палочковидная бактерия закрепляется на пластиковом изделии и начинает его биодеградацию [3]

В лабораторных условиях команда исследователей проверила, как именно бактерия справляется с полиэтилентерефталатом (ПЭТ).

При следующих условиях:

— Субстрат: Бактериям «скармливали» стандартную ПЭТ-пленку толщиной 0,2 мм.

— Температура: Оптимальная среда для роста бактерий — 30 °C.

— Сроки 6 недель (42 дня).

— Наблюдение — визуальное, непосредственно (пленка истончалась и теряла плотность), а также с помощью электронных микроскопов.

Был получен следующий результат — колония бактерий полностью разрушила и усвоила тестовый кусок пленки.

Рис. 2. Разрушение структуры ПЭТ. Фотография поверхности пластика под микроскопом после 60 часов воздействия бактерий. На врезке в углу виден первоначальный гладкий пластик, а на основном кадре — разъеденная губчатая структура [1]

Перспективы применения и дальнейшее развитие

Несмотря на достаточно успешные результаты в рамках лабораторных исследований, промышленное применение бактерии Ideonella sakaiensis в чистом виде для массовой утилизации ПЭТ отходов может быть затруднено. В силу достаточно высокой длительности процесса разложения, а также ограниченной температуры работы для фермента ПЭТаза.

Однако ситуация может быть постепенно улучшена, уже есть перспективные исследования, направленные на повышение допустимой температуры фермента до 60 градусов [4]. Также проведены исследования, позволяющие в будущем модифицировать фермент [5] или вывести модифицированные организмы использующие ПЭТаза [6], что позволит снизить сроки переработки пластика.

Учитывая, что все эти замечательные открытия произошли всего за последние 10 лет, можно надеяться на применение в обозримом будущем подходов к переработке ПЭТ пластика, выявленные при исследовании Ideonella sakaiensis.

Заключение

Несмотря на то безусловную важность открытия у бактерии Ideonella sakaiensis по способности к переработке ПЭФ, не следует ограничиваться только её применением в чистом виде. Для промышленного и массового биопереработке различных видов продукции из ПЭФ необходимы дальнейшие исследования, в области изучения и выведения соответствующих микроорганизмов.

Литература:

1. Янкевич М. И., Хадеева В.В, Мурыгина В. П. Биоремедиация почв вчера, сегодня, завтра. // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». — 2015 — т. 7 — № 2 С 199–208

2. Yoshida S., Hiraga K., Oda K., Miyamoto K. et al. A bacterium that degrades and assimilates poly (ethylene terephthalate) // Science. — 2016. — Vol. 351, Iss. 6278. — P. 1196–1199.

3. Dutfield S. Discover how plastic-eating bacteria were discovered and re-engineered to help tackle the worlds plastic problem. — Текст: электронный // IXBT: [сайт]. — URL: https://www.livescience.com/plastic-eating-bacteria (дата обращения: 20.00.2026).

4. Stevensen J., Janatunaim R., Ratnaputri A., et al. Thermostability and Activity Improvements of PETase from Ideonella sakaiensis. // ACS Omega — 2025. — Vol. 10. — P. 6385−6395.

5. Palm. G, Reisky L., Böttcher D., et al. Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate. [Электронный ресурс]: https://www.nature.com/articles/s41467–019–09326–3 (дата обращения: 20.09.2026).

6. Chen. Z, Duan. R, Xiao Y., et al. Biodegradation of highly crystallized poly(ethylene terephthalate) through cell surface codisplay of bacterial PETase and hydrophobin. — Текст: электронный // IXBT: [сайт]. — URL: https://www.nature.com/articles/s41467–022–34908-z?error=cookies_not_supported&code=fbb2ee4d-5c3e-41eb-83ee-647bad9c0c89 (дата обращения: 20.09.2026).