Bakteria Pemakan Plastik: Penemuan Mikroorganisma yang Mengurai Polietilena dalam Masa Beberapa Minggu – Kajian Terbaharu Mendedahkan Mekanisme Enzim yang Merevolusikan Kitar Semula Global

Bakteria Pemakan Plastik: Penemuan Mikroorganisma yang Mengurai Polietilena dalam Masa Beberapa Minggu – Kajian Terbaharu Mendedahkan Mekanisme Enzim yang Merevolusikan Kitar Semula Global. Kajian terbaharu oleh pasukan penyelidik dari Universiti Kyoto dan Institut Penyelidikan Sains dan Teknologi Nara (NAIST) telah menemui bakteria Ideonella sakaiensis yang mampu mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) dengan cekap. Bakteria ini menghasilkan dua enzim utama, PETase dan MHETase, yang bekerjasama untuk memecahkan plastik kepada monomer asas. Penemuan ini membuka jalan kepada teknologi kitar semula biologi yang lebih mesra alam dan berpotensi mengurangkan pencemaran plastik global.. Pengenalan: Krisis Plastik Global dan Harapan Baharu Pencemaran plastik telah menjadi salah satu cabaran alam sekitar yang paling mendesak pada abad ke-21. Setiap tahun, lebih 300 juta tan plastik dihasilkan di seluruh dunia, namun kurang daripada 10 peratus daripadanya dikitar semula. Sebahagian besar plastik berakhir di tapak pelupusan sampah atau mencemari lautan, mengambil masa ratusan tahun untuk terurai secara semula jadi. Dalam konteks inilah penemuan bakteria Ideonella sakaiensis pada tahun 2016 oleh pasukan penyelidik Jepun menawarkan sinar harapan baharu. Mikroorganisma ini mampu mengurai plastik polietilena tereftalat PET , salah satu jenis plastik yang paling banyak digunakan dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, dalam masa beberapa minggu sahaja. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Science ini telah mencetuskan gelombang penyelidikan baharu dalam bidang bioteknologi alam sekitar. Penemuan Bakteria Ideonella sakaiensis Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Shosuke Yoshida dari Universiti Kyoto dan Dr. Kohei Oda dari Institut Penyelidikan Sains dan Teknologi Nara NAIST menemui bakteria ini secara tidak sengaja semasa menyaring sampel tanah dan air sisa dari sebuah kilang kitar semula plastik di Sakai, Jepun. Mereka mengasingkan mikroorganisma yang dapat hidup dengan menggunakan plastik PET sebagai sumber karbon utama. Analisis genetik menunjukkan bahawa bakteria ini tergolong dalam genus Ideonella dan dinamakan Ideonella sakaiensis 201-F6. Kajian lanjut mendapati bahawa bakteria ini menghasilkan dua enzim yang berfungsi secara sinergi untuk memecahkan rantai polimer PET. Mekanisme Enzim PETase dan MHETase Enzim pertama, PETase, bertanggungjawab untuk memecahkan permukaan plastik PET kepada molekul yang lebih kecil, iaitu mono- 2-hydroxyethyl terephthalic acid MHET . Enzim kedua, MHETase, kemudiannya memecahkan MHET kepada dua monomer asas: asid tereftalik dan etilena glikol. Kedua-dua monomer ini kemudiannya digunakan oleh bakteria sebagai sumber tenaga dan karbon untuk pertumbuhan. Kajian struktur kristal oleh pasukan dari Universiti Portsmouth dan Diamond Light Source di UK mendedahkan bahawa PETase mempunyai struktur yang serupa dengan enzim cutinase, tetapi dengan rongga aktif yang lebih lebar, membolehkannya mengikat dan memecahkan plastik PET yang bersifat hidrofobik. Penyelidikan terkini oleh pasukan dari Universiti Greifswald di Jerman menunjukkan bahawa PETase dapat berfungsi secara optimum pada suhu sekitar 30 darjah Celsius, menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri pada suhu bilik. Implikasi terhadap Kitar Semula dan Alam Sekitar Penemuan ini membuka peluang besar untuk membangunkan teknologi kitar semula biologi yang lebih cekap dan mesra alam berbanding kaedah kitar semula mekanikal konvensional. Kaedah kitar semula mekanikal sering mengurangkan kualiti plastik, manakala kitar semula kimia memerlukan suhu dan tekanan tinggi yang menggunakan banyak tenaga. Sebaliknya, kitar semula menggunakan enzim PETase dan MHETase dapat dilakukan pada suhu rendah dan menghasilkan monomer berkualiti tinggi yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik baharu. Beberapa syarikat bioteknologi seperti Carbios di Perancis telah mula mengkomersialkan teknologi ini, dengan membina loji perintis yang menggunakan enzim yang diubah suai secara genetik untuk mengurai plastik PET dalam skala besar. Kajian oleh pasukan dari Universiti Toulouse menunjukkan bahawa enzim yang dioptimumkan dapat mengurai 90 peratus plastik PET dalam masa 10 jam, jauh lebih pantas berbanding proses semula jadi. Cabaran dan Hala Tuju Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menjanjikan, beberapa cabaran masih perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat digunakan secara meluas. Pertama, enzim PETase semula jadi hanya berfungsi pada plastik PET, manakala plastik lain seperti polietilena PE dan polipropilena PP masih sukar diurai secara biologi. Kedua, proses penguraian masih memerlukan pra-rawatan seperti pengisaran dan pemanasan untuk meningkatkan luas permukaan plastik. Ketiga, kos pengeluaran enzim dalam skala besar masih tinggi. Walau bagaimanapun, penyelidikan terkini oleh pasukan dari Universiti Michigan dan Institut Teknologi Massachusetts MIT telah berjaya mereka bentuk enzim PETase yang lebih stabil pada suhu tinggi dan lebih tahan terhadap pelarut organik, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi industri. Selain itu, teknik kejuruteraan genetik seperti directed evolution dan protein engineering terus digunakan untuk meningkatkan aktiviti enzim ini. Dengan sokongan dana penyelidikan yang mencukupi dan kerjasama antarabangsa, teknologi kitar semula biologi berasaskan enzim ini berpotensi menjadi penyelesaian utama kepada krisis pencemaran plastik global dalam dekad akan datang. Kesimpulan: Satu Langkah ke Arah Masa Depan Bebas Plastik Penemuan bakteria Ideonella sakaiensis dan enzim PETase serta MHETase merupakan satu kejayaan besar dalam sains alam sekitar dan bioteknologi. Ia bukan sahaja memberikan pemahaman baharu tentang bagaimana mikroorganisma dapat menyesuaikan diri dengan bahan buangan manusia, tetapi juga membuka jalan kepada teknologi kitar semula yang lebih mampan. Walaupun masih banyak kerja yang perlu dilakukan, penemuan ini menunjukkan bahawa alam semula jadi mungkin mempunyai jawapan kepada beberapa masalah buatan manusia yang paling sukar. Dengan terus menyokong penyelidikan dalam bidang ini, kita mungkin dapat melihat dunia di mana plastik tidak lagi menjadi ancaman kepada alam sekitar, tetapi sebaliknya menjadi sumber yang boleh dikitar semula secara berterusan tanpa meninggalkan jejak pencemaran.