プラスチックの問題：なぜ微生物はそれを消化できないのか

要約

この記事では、プラスチックの廃棄物問題と、ほとんどの微生物がそれを生分解できない理由について説明します。プラスチックの製造プロセスや、それが1950年代以降しか存在していないこと、つまりほとんどの微生物がそれを消化するための酵素を進化させる時間がないことについて探求します。また、環境に与えるプラスチック廃棄物の影響と、プラスチックを分解できる微生物や酵素を見つけるための取り組みについても説明します。

微生物の普及

微生物は、目に見えない生物であり、私たちの周りのあらゆる表面に群がっています。細菌、古細菌、真菌は、頑強な有機物を消化可能な栄養素に分解する強力な酵素を生み出すよう進化してきました。しかし、ほとんどの微生物が生分解できない特に広がっている材料があります。それがプラスチックです。

プラスチックの問題

ほとんどのプラスチックは、石油、ガス、石炭から分子を精製し、長い繰り返しの鎖状分子であるポリマーに変えて作られます。このプロセスには高温と様々な化学的修飾が必要となります。その結果、人工的なポリマーは自然界に存在するポリマーとはかなり異なります。そして、それらは1950年代以降しか存在していないため、ほとんどの微生物がそれを消化するための酵素を進化させる時間がありません。

プラスチック廃棄物と環境への影響

人類は毎年、約4億トンのプラスチックを生産しており、そのうち80％がゴミとして廃棄されます。そのプラスチック廃棄物のうち、わずか10％がリサイクルされ、60％が焼却されるか埋め立てられ、30％が環境に漏れ出し、自然生態系を何世紀も汚染します。推定で年間1000万トンのプラスチック廃棄物が海に流れ込み、食物連鎖を汚染するマイクロプラスチックの断片の形で大半が存在しています。

プラスチックを分解できる微生物

幸いなことに、この問題に対処できる微生物が存在する可能性があります。2016年、日本の研究者たちは、比較的低い温度でPETポリマーをゆっくりと分解することができる2つの酵素を含む菌種Ideonella sakaiensis 201-Fを発見しました。研究者たちは、これらのプラスチック分解酵素をコードする遺伝子を分離し、他の生体工学者が組み合わせて改善し、PETを最大6倍速く分解できるスーパー酵素を作り出すことができました。

プラスチックリサイクルの未来

しかし、PETはプラスチックの一種にすぎません。我々は、130℃以上の温度でしか分解が始まらない豊富なPEとPPを含む、すべての他の種類のプラスチックを生物学的に分解する方法をまだ必要としています。現時点では、そのような温度に耐えられる微生物や酵素は知られていません。したがって、これらのプラスチックに対処する主な方法は、エネルギーを消費する物理的および化学的プロセスを使用することです。

結論として、私たちは巨大なプラスチック廃棄物を清掃するために単に微生物に頼ることはできません。私たちは、プラスチックとの関係を完全に見直し、既存のプラスチックをより良く活用し、同じものを生産しないようにする必要があります。私たちは、成長するプラスチック食物連鎖の仲間が簡単に分解できるより環境に優しい種類のポリマーを設計することが急務です。