Enzima bacteriana «Pac-Man» digere bioplástico em laboratório

Enterre uma película de bioplástico no solo de uma floresta e, em 250 a 330 dias, ela desaparece. Foi isso que a equipa da Universidade de Konstanz registou quando enterrou películas de poliéster a cerca de 10 centímetros de profundidade no húmus do jardim botânico da universidade. No mesmo solo, acompanhado ao longo do mesmo ano, o HDPE convencional ficou quase intacto, sem praticamente qualquer degradação.

O protagonista principal é uma enzima situada na parte exterior de uma célula bacteriana. O seu sítio ativo, a cavidade onde ocorre a reação química, está invulgarmente aberto, razão pela qual os microbiologistas Harry Lerner e David Schleheck lhe chamaram, informalmente, a enzima «Pac-Man». Como fica ancorada à superfície da célula, os blocos de construção do plástico que ela produz formam-se mesmo ao lado da bactéria, que os pode absorver antes de se dispersarem ou de serem captados pelos vizinhos. Ao microscópio eletrónico, a película enterrada apresentava orifícios de tamanho micrométrico, cada um com a dimensão de uma única célula bacteriana. Os investigadores admitem que as bactérias digerem assim o seu caminho para o interior do plástico, o que contraria a ideia comum de que os micróbios se limitam a libertar estas enzimas para o meio envolvente.

Ao analisar o ADN do solo, a equipa encontrou um gene que só aparecia no solo que continha a película de poliéster. Ele codifica uma esterase, uma enzima que corta ligações éster, e a sua estrutura assemelha-se às beta-lactamases, as enzimas que neutralizam antibióticos como a penicilina, cortando o seu anel beta-lactâmico. Em laboratório, a enzima decompôs os poliésteres nos seus monómeros e também clivou a penicilina, ambas as reações por hidrólise, uma reação com água. Schleheck afirmou que a posição à superfície serve as duas funções, uma vez que os antibióticos são neutralizados antes de conseguirem entrar na célula.

O resultado abre uma questão a que a equipa não responde por completo. Lerner afirmou que os cientistas têm estado intrigados com a frequência dos genes de resistência a antibióticos na plastisfera, e a dupla função pode explicar parte disso. Permanecem em aberto duas explicações: que os organismos desses meios desenvolvem enzimas de dupla função, ou que algumas enzimas se especializaram hoje no plástico, sendo a sua atividade sobre a penicilina um resto do passado. O estudo não escolhe entre elas.

Para quem concebe plásticos que escapam à reciclagem e acabam no ambiente, o estudo aponta uma regra concreta. Schleheck defende que os materiais devem funcionar em articulação com aquilo que os micróbios são capazes de fazer, o que significa escolher polímeros com pontos fracos químicos incorporados, como as ligações éster deste filme. O estudo não indica quando tais materiais poderiam chegar aos produtos, nem mostra como a enzima se comportaria fora das condições controladas do solo e do laboratório. O que demonstra é que as bactérias podem adaptar-se aos plásticos de poliéster mais depressa do que os cientistas esperavam.