اكتشاف إنزيم يحلّل البلاستيك والمضادات الحيوية / هل وُجد سر مقاومة البكتيريا للأدوية؟

اكتشف باحثون إنزيماً غريباً يشبه في بنيته شخصية «باك مان» في لعبة الفيديو الشهيرة، ويمكنه تحليل بعض أنواع البلاستيك القابلة للتحلل الحيوي. ويتمتع هذا الإنزيم كذلك بالقدرة على تحليل بعض المضادات الحيوية، ومنها البنسلين.

اكتشف باحثون في جامعة كونستانز بألمانيا إنزيما من عائلة الإستريز واختاروا له لقب "باكمان" نظرا للشكل المفتوح والواسع للجزء النشط من الإنزيم. يسمح هذا القسم للجزيئات الأكبر حجمًا بالاقتراب من موقع التفاعل الكيميائي.

وبحسب السفير أرجان، فإن قصة اكتشاف هذا الإنزيم بدأت مع دراسة نوع من البلاستيك القابل للتحلل الحيوي يسمى البوليسترات الأليفاتية طويلة السلسلة. وقام الباحثون بدفن قطع من هذه المادة في تربة الغابات بالحديقة النباتية بالجامعة وفحصوا التغيرات التي طرأت عليها. كما أجروا تجارب في بيئة معملية لقياس نشاط ميكروبات التربة أثناء قيامها بتفكيك المواد المختلفة.

وأظهر فحص العينات أن البكتيريا يمكنها مهاجمة هذا النوع من البلاستيك. ومن خلال تسلسل الحمض النووي في مجتمع ميكروبات التربة، حدد الباحثون الجين الذي أصبح أكثر وفرة عندما تحللت المادة. يأمر هذا الجين بإنتاج إنزيم يمكن وضعه على سطح الخلية البكتيرية والاتصال مباشرة بالبلاستيك.

وأكدت التجارب اللاحقة أن هذا الإنزيم قادر على تحطيم بعض البوليسترات إلى مكونات جزيئية أصغر. وفي اختبارات التربة، تحللت عدة أنواع من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل بالكامل خلال 250 إلى 330 يومًا. ومع ذلك، لم يلاحظ أي تدهور تقريبًا في عينات HDPE أو البولي إيثيلين عالي الكثافة. مادة تستخدم في العديد من المنتجات البلاستيكية اليومية.

تفاعلات غير متوقعة مع المضادات الحيوية

ويرتبط جزء مهم آخر من البحث بقدرة هذا الإنزيم على تحطيم المضادات الحيوية بيتا لاكتام. تشمل مجموعة الأدوية هذه البنسلين. يمكن أن تصبح بعض البكتيريا مقاومة لها عن طريق إنتاج إنزيمات تدمر التركيب الكيميائي لهذه الأدوية.

وأظهرت الاختبارات المعملية أن الإنزيم الذي تم تحديده حديثا، بالإضافة إلى البوليسترات المتحللة، يمكنه أيضا تحليل بعض المضادات الحيوية بيتا لاكتام. يثير هذا الاكتشاف احتمال وجود علاقة بيولوجية بين القدرة على تحلل البلاستيك ومقاومة المضادات الحيوية.

ومع ذلك، لم يثبت الباحثون أن هذا الإنزيم وحده يزيد من مقاومة المضادات الحيوية في البيئة الطبيعية. يحتاج هذا الاحتمال إلى مزيد من التحقيقات ولا ينبغي اعتباره النتيجة النهائية للدراسة.

يعد هذا البحث خطوة نحو فهم أفضل لقدرة الميكروبات على تحطيم بعض المواد البلاستيكية، لكن الإنزيم الذي تم فحصه لا يكسر جميع أنواع البلاستيك، ولم يتم إثبات استخدامه على نطاق واسع في الطبيعة أو الأنظمة الصناعية.

تكمن الأهمية الرئيسية لهذا الاكتشاف في أنه يظهر أن الميكروبات البيئية ربما اكتسبت قدرات إنزيمية غير معروفة سابقًا لاستخدام بعض المواد الاصطناعية. إن فهم هذه الآليات يمكن أن يساعد في تصميم طرق أفضل لإدارة النفايات البلاستيكية في المستقبل.