Деякі тварини вміють розкладати природні біополімери PHA власними ферментами
Здатність розщеплювати полігідроксиалканоати, або PHA, довгий час пов’язували переважно з бактеріями та грибами. Ці природні полімери мікроорганізми накопичують усередині клітин як запас вуглецю й енергії. Нове дослідження показало, що відповідні ферменти є також у деяких тварин, а отже PHA можуть бути важливішою частиною природних харчових взаємодій, ніж вважалося раніше.
PHA добре відомі не лише мікробіологам. Деякі з цих полімерів використовують як основу біорозкладних матеріалів, які за властивостями можуть нагадувати пластик. Проте нова робота насамперед стосується їхньої природної ролі як запасних речовин мікроорганізмів і того, що відбувається з ними після того, як мікробна клітина стає їжею для іншого організму.
Ферменти виявили в різних гілках тварин
Для руйнування PHA потрібні спеціальні ферменти — деполімерази. Раніше основну увагу приділяли їхнім бактеріальним і грибним варіантам. Дослідники проаналізували генетичні дані тварин і виявили споріднені ферменти в представників кількох еволюційних ліній.
Це означає, що щонайменше частина тварин здатна розщеплювати PHA без повної залежності від кишкової мікробіоти. Така властивість могла мати екологічний сенс у видах, які регулярно живляться бактеріями або перебувають у тісному симбіозі з мікроорганізмами, багатими на ці запасні полімери.
У природі PHA виконують роль своєрідної внутрішньоклітинної батареї. Коли для бактерії доступно багато вуглецю, але бракує інших поживних елементів, вона може запасати надлишок у полімерних гранулах. Пізніше ці резерви використовуються для росту й виживання. Якщо таку клітину поїдає тварина, PHA стає потенційним джерелом поживної енергії.
Відкриття важливе для розуміння біорозкладання
Результат змінює уявлення про те, хто в природі бере участь у розщепленні цих полімерів. Біодеградація в екосистемі — це не один процес і не один вид організмів, а мережа взаємодій. Матеріал може спочатку синтезувати бактерія, потім потрапити до тіла безхребетної тварини, пройти через її травну систему й лише після цього стати доступним іншим мікроорганізмам.
Водночас не варто робити надто прямий висновок, що будь-який комерційний виріб із PHA швидко зникне після потрапляння в природу. Швидкість розкладання залежить від конкретного складу полімеру, його кристалічності, товщини матеріалу, температури, вологості, кисню та складу місцевої біоти. Наявність ферменту в організму ще не означає миттєвої утилізації великого шматка матеріалу.
Для екологічної науки відкриття цікаве тим, що пов’язує метаболізм мікроорганізмів із тваринними харчовими мережами. Якщо запасні полімери бактерій є доступним поживним ресурсом для тварин, їх потрібно враховувати під час оцінювання потоків вуглецю між різними рівнями екосистем.
Подальші дослідження мають показати, наскільки поширені ці ферменти серед тварин, яку кількість PHA вони реально здатні розщеплювати та чи впливає ця властивість на виживання в середовищах, де мікробна біомаса є основним джерелом їжі.
