Heyvanlar milyonlarla ildir təbiətin ilk bioplastikini istehlak edir

Təbiət bioloji parçalana bilən plastiki insanlardan çox-çox əvvəl yaradıb. Yeni araşdırmanın nəticələri göstərir ki, heyvanlar da yüz milyonlarla ildir mikroorqanizmlərin istehsal etdiyi bu təbii bioplastikdən istifadə edə bilər. Almaniyanın Bremen şəhərində yerləşən Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunun alimləri müəyyən ediblər ki, dəniz qurdları, dəniz ulduzları, torpaq qurdları və digər heyvanlar da daxil olmaqla, çoxsaylı növlərin mikroorqanizmlərin istehsal etdiyi polihidroksialkanoatları (PHA) parçalaya bilən fermentləri var. İndiyədək bu təbii bioplastikləri yalnız mikroorqanizmlərin parçalaya bildiyi düşünülürdü. Yeni kəşf isə mikrobların topladığı karbonun heyvanların qida zəncirinə keçməsinin əvvəllər məlum olmayan yolunu ortaya qoyur.

Tədqiqatın nəticələri “Nature Ecology & Evolution” jurnalında dərc olunub.

Tədqiqat qeyri-adi xüsusiyyətlərə malik Olavius algarvensis adlı dəniz qurdu üzərində aparılan müşahidələrlə başlayıb. Təxminən iki santimetr uzunluğunda olan bu qurdun nə ağzı, nə də həzm sistemi var. O, bunun əvəzinə dərisinin altında yaşayan simbiotik bakteriyalardan qidalanır. Qurdun ağ rəngdə görünməsinin səbəbi də dərisinin altında sıx şəkildə yerləşən və böyük miqdarda PHA toplayan bakteriyalardır. Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunun direktoru və tədqiqatın məsul müəllifi Nikol Dubilye bildirib ki, bakteriyalardan birinin böyük miqdarda karbonu PHA şəklində toplaması alimlərdə qurdun bu zəngin enerji ehtiyatından istifadə etmək üçün xüsusi mexanizm inkişaf etdirib-etdirmədiyi barədə sual yaradıb. Araşdırma nəticəsində cavabın müsbət olduğu müəyyənləşib.

Alimlər qurdda mikrobioloji mənşəli PHA-ları heyvanların istifadə edə biləcəyi daha kiçik molekullara parçalaya bilən ferment aşkar ediblər. Yüksək dəqiqlikli görüntüləmə isə həmin fermentin qurdun simbiotik bakteriyalarını həzm etdiyi nahiyədə istehsal olunduğunu göstərib.

Bu nəticə qurdun simbiotik bakteriyaların hüceyrələrində toplanmış PHA ehtiyatından birbaşa istifadə edə bildiyini göstərir.

Tədqiqatçılar daha sonra heyvan genomlarını daha geniş şəkildə araşdırıblar. Nəticədə doqquz müxtəlif filuma aid 66-dan çox heyvan növündə oxşar fermentlərin olduğu müəyyən edilib.

Laboratoriya sınaqları zamanı bir-birindən təkamül baxımından olduqca uzaq olan heyvanların — o cümlədən süngərin, torpaq qurdunun və kollembolanın — fermentlərinin də mikrobioloji PHA-ları parçalaya bildiyi aşkarlanıb. Tədqiqatın ilk müəllifi, Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunun əməkdaşı Karolin Zaydler bildirib ki, əsl təəccüb doğuran məqam bu qabiliyyətin yalnız bir dəniz qurdunda deyil, həyat ağacının bir-birindən çox fərqli budaqlarına aid heyvanlarda da aşkar edilməsidir.

PHA nədir?

Polihidroksialkanoatlar (PHA) bakteriya və arxeyaların hüceyrələrində karbon və enerji ehtiyatı kimi topladığı təbii birləşmələrdir. Mikroorqanizmlər dərhal ehtiyac duyduqlarından daha çox karbon əldə etdikdə onun artığını PHA şəklində saxlayırlar. Bu maddələr torpaqda, çöküntülərdə və dünyanın müxtəlif su hövzələrində təbii şəkildə mövcuddur. PHA-lar eyni zamanda bioloji parçalana bilən plastiklərin istehsalında istifadə olunur. Sənaye şəraitində bakteriyalar iri fermentasiya çənlərində şəkər, nişasta və bitki yağları kimi karbonla zəngin maddələrlə yetişdirilir. Müvafiq şəraitdə bakteriyalar böyük miqdarda PHA toplayır. Daha sonra bu birləşmələr ayrılaraq plastikə bənzər materialların istehsalında istifadə edilir. PHA əsaslı plastiklər qəliblənə bilir, suya nisbətən davamlıdır və müxtəlif gündəlik məhsulların hazırlanmasında istifadə olunur. Onlardan qida qablaşdırılması və gigiyena məhsullarında, eləcə də kənd təsərrüfatında istifadə edilir. Məsələn, gübrələr PHA-dan hazırlanmış və plastik parçalandıqca tərkibini tədricən buraxan kiçik kapsullara yerləşdirilə bilər.

Tibbdə isə PHA əsaslı materiallardan yara sarğıları, dərmanların orqanizmə çatdırılması sistemləri, həmçinin zamanla orqanizmdə parçalanan implant və tikiş materiallarının hazırlanmasında istifadə olunur. PHA-ların əsas xüsusiyyətlərindən biri onların bioloji dövriyyəyə uyğun olmasıdır. Bu maddələr mikroorqanizmlər tərəfindən hazırlanır və yenidən bioloji proseslər vasitəsilə parçalana bilir.

Bununla belə, PHA-lar hazırda bioplastik bazarının yalnız kiçik hissəsini təşkil edir. Bioloji parçalana bilən və bioloji mənşəli materiallara tələbatın artması, eləcə də yaxın illərdə qlobal bioplastik istehsalının əhəmiyyətli dərəcədə genişlənməsinin gözlənilməsi bu vəziyyəti dəyişə bilər.

Alimlər bildirirlər ki, mikroorqanizmlərin istehsal etdiyi PHA-lar təbiətdə geniş yayılıb. Mikroorqanizmlər ehtiyaclarından artıq karbon əldə etdikdə onu gələcəkdə istifadə etmək üçün ehtiyat şəklində toplayırlar. PHA-lar təbiətdə mövcud olan və tamamilə bioloji parçalana bilən nisbətən azsaylı təbii plastiklərdən biridir. Bu maddələrə marağın artmasının əsas səbəblərindən biri onların ənənəvi plastiklərə daha davamlı alternativ kimi istehsal edilməsidir. Buna görə alimlər PHA-ların təbii mühitdə necə parçalandığını daha ətraflı araşdırmağa başlayıblar. Dubilye və həmkarlarının əldə etdiyi nəticələr göstərir ki, mikroorqanizmlərlə yanaşı, heyvanlar da təbii bioplastiklərin parçalanmasında iştirak edə bilər. Daha önəmlisi isə odur ki, heyvanlar bunun sayəsində əvvəllər onlar üçün əlçatan olmadığı düşünülən mikrobioloji karbon ehtiyatından istifadə edə bilirlər.

Maks Plank Dəniz Mikrobiologiyası İnstitutunda tədqiqatın böyük hissəsini aparmış, hazırda Kaliforniya Universitetinin Mersed şəhərciyində dosent olan tədqiqatın digər məsul müəllifi Meggi Soqin bildirib ki, araşdırma alimlərin mikroorqanizmlərin karbon ehtiyatlarından kimin istifadə edə biləcəyi barədə təsəvvürlərini dəyişir. Onun sözlərinə görə, heyvanlar, ehtimal ki, yüz milyonlarla ildir təbiətin ilk bioplastiki hesab edilə biləcək bu maddələri istehlak edir, lakin elm bunu yalnız indi aşkar edir.

Alimlər hələ də bu prosesin təbii ekosistemlərdə nə qədər geniş yayıldığını və qlobal karbon dövranına nə qədər töhfə verdiyini dəqiq bilmirlər. Bununla belə, yeni kəşf mikroorqanizmlərlə heyvanlar arasındakı əlaqəyə fərqli prizmadan baxmağa imkan verir.

Araşdırma həmçinin göstərir ki, qeyri-adi xüsusiyyətlərə malik orqanizmlərin öyrənilməsi yüz milyonlarla ildir mövcud ola bilən, lakin indiyədək elmə məlum olmayan bioloji proseslərin üzə çıxarılmasına kömək edə bilər.

mənbə: www.sciencealert.com