اختصاصی بسپار/ هشدار تازه درباره پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر؛ ارتباط زی‌مایه(آنزیم) تجزیه‌کننده با مقاومت آنتی‌بیوتیکی
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر با هدف کاهش آلودگی محیط‌زیست توسعه یافته‌اند، اما پژوهشی تازه نشان می‌دهد برخی میکروب‌هایی که این مواد را تجزیه می‌کنند، دارای زی‌مایه‌ای هستند که می‌تواند پنی‌سیلین را نیز تجزیه کند. این یافته پرسش تازه‌ای درباره ارتباط زیست‌تخریب‌پذیری بسپارها و گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی در محیط‌زیست مطرح کرده است.
در این پژوهش، دانشمندان گروهی از پلی‌استرهای زیست‌تخریب‌پذیر را بررسی کردند که ساختار آن‌ها با پلی‌استرهای متداولی مانند PET تفاوت دارد.
پلی‌استرها خانواده بزرگی از بسپارها هستند که در ساختار شیمیایی خود پیوندهای استری دارند. تفاوت در ساختار مولکولی میان این پیوندها می‌تواند بر ویژگی‌های بسپار، از جمله زیست‌تخریب‌پذیری، تأثیر بگذارد.
پژوهشگران برای این آزمایش، پلی‌استرهایی با زنجیره‌های هیدروکربنی بلند و خطی تولید کردند. این زنجیره‌ها از نمونه‌های موجود در پلی‌استرهای طبیعی بلندتر بودند.
سپس نمونه‌ها را در لایه هوموس، یعنی بخش آلی خاک جنگل، دفن کردند تا رفتار آن‌ها در برابر ریزجانداران محیط بررسی شود.
سوراخ‌هایی به اندازه یک میکروب
نتایج آزمایش با الگوی معمول تخریب سطحی تفاوت داشت. به‌جای آنکه بخش‌های بزرگی از پلاستیک به‌تدریج تخریب شوند، پژوهشگران سوراخ‌های بسیار کوچکی در نمونه‌ها مشاهده کردند که اندازه آن‌ها تقریبا برابر با یک میکروب بود.
بررسی‌های بیشتر نشان داد میکروب‌ها هنگام تماس با پلی‌استر، به کمک زی‌مایه‌ای که در سطح بیرونی آن‌ها قرار دارد، ماده را تجزیه می‌کنند و از میان آن عبور می‌کنند.
این سازوکار باعث می‌شود تجزیه بسپار درست در محل تماس میکروب با ماده اتفاق بیفتد. اما یافته مهم‌تر، ویژگی دیگر همین زی‌مایه بود: زی‌مایه‌ی شناسایی‌شده علاوه بر تجزیه پلی‌استر، توانایی تجزیه پنی‌سیلین را نیز دارد. این ویژگی می‌تواند با مقاومت در برابر پنی‌سیلین و آنتی‌بیوتیک‌های مشابه از خانواده بتالاکتام ارتباط داشته باشد.
نگرانی از انتقال مقاومت میان میکروب‌ها
یکی از دلایل اهمیت این کشف، پدیده «انتقال افقی ژن» (Horizontal Gene Transfer) است. در این فرایند، میکروب‌ها می‌توانند مواد ژنتیکی را مستقیم میان یکدیگر منتقل کنند. بنابراین، ویژگی‌هایی مانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی لزوما محدود به یک گونه باقی نمی‌مانند و ممکن است به میکروب‌های دیگر نیز منتقل شوند.
نویسنده گزارش هشدار می‌دهد که اگر ژن مرتبط با این زی‌مایه در میان جمعیت‌های میکروبی گسترش یابد، ممکن است به افزایش مقاومت آنتی‌بیوتیکی در خاک کمک کند.
با این حال، پژوهش حاضر به‌خودی‌خود ثابت نمی‌کند که استفاده از پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر باعث گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی در محیط‌زیست شده است. یافته اصلی، شناسایی زی‌مایه‌ای با دو قابلیت تجزیه پلی‌استر و پنی‌سیلین است و احتمال گسترش مقاومت، موضوعی است که به بررسی بیشتر نیاز دارد.
چرا محل قرارگیری زی‌مایه اهمیت دارد؟
پیش‌تر نیز ارتباط‌هایی میان تجزیه پلاستیک‌ها و مقاومت آنتی‌بیوتیکی گزارش شده بود، اما پژوهش جدید از یک جهت تفاوت دارد. در برخی موارد قبلی، زی‌مایه‌های تجزیه‌کننده از میکروب جدا بودند و محصولات حاصل از تجزیه پلاستیک الزاما در نزدیکی سلول میکروبی قرار نمی‌گرفتند. در سازوکار جدید، زی‌مایه روی سطح بیرونی میکروب قرار دارد. بنابراین، محصولات حاصل از تجزیه بسپار درست در مجاورت سلول آزاد می‌شوند و دسترسی میکروب به آن‌ها به‌عنوان منبع غذایی آسان‌تر است.
به اعتقاد نویسنده، این مزیت ممکن است به رشد بیشتر میکروب‌های دارای چنین زی‌مایه‌ای کمک کند و توان رقابتی آن‌ها را در برابر سایر ریزجاندارن خاک افزایش دهد.
پیام این یافته برای توسعه بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر
این پژوهش ضرورت بررسی دقیق‌تر برهم‌کنش میان ساختار شیمیایی بسپارهای زیست‌تخریب‌پذیر و ریزجاندارن محیط را مطرح می‌کند. اگرچه زیست‌تخریب‌پذیری یکی از ویژگی‌های مطلوب مواد جایگزین پلاستیک‌های متداول است، سازوکار این تجزیه و ویژگی‌های زی‌مایه‌های دخیل در آن نیز اهمیت دارند.
نتیجه این پژوهش، رد استفاده از پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر نیست؛ بلکه شناسایی یک نگرانی تازه است: زی‌مایه‌ای که به تجزیه یک نوع پلی‌استر کمک می‌کند، می‌تواند پنی‌سیلین را نیز تجزیه کند. بررسی احتمال انتقال ژن‌های مرتبط با این ویژگی و پیامدهای آن برای جمعیت‌های میکروبی، گام بعدی برای روشن‌شدن اهمیت زیست‌محیطی این یافته خواهد بود.
