Penemuan Terbaharu: Bakteria Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Plastik PET – Enzim PETase Menawarkan Harapan Baru dalam Menangani Krisis Pencemaran Plastik Global

Penemuan Terbaharu: Bakteria Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Plastik PET – Enzim PETase Menawarkan Harapan Baru dalam Menangani Krisis Pencemaran Plastik Global. Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science pada tahun 2016 mendedahkan penemuan mengejutkan: bakteria Ideonella sakaiensis yang diasingkan daripada loji kitar semula plastik di Jepun mampu mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) sepenuhnya. Bakteria ini menghasilkan enzim PETase yang memecahkan PET kepada monomer asas, dan enzim MHETase yang seterusnya menguraikan produk perantaraan. Penemuan ini membuka jalan kepada penyelesaian bioteknologi yang mampan untuk menangani pencemaran plastik global yang semakin kritikal.. Pengenalan: Krisis Plastik Global dan Pencarian Penyelesaian Semula Jadi 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, dan sebahagian besarnya berakhir di tapak pelupusan sampah atau lautan. Plastik polietilena tereftalat PET , yang digunakan secara meluas dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, mengambil masa ratusan tahun untuk terurai secara semula jadi. Namun, satu penemuan saintifik yang mengejutkan pada tahun 2016 telah mengubah perspektif kita tentang kemungkinan penguraian plastik secara biologi. Penemuan Bakteria Ideonella sakaiensis: Satu Kejutan Saintifik Pasukan penyelidik dari Universiti Kyoto dan Institut Teknologi Tokyo, yang diketuai oleh Profesor Kohei Oda dan Dr. Shosuke Yoshida, telah berjaya mengasingkan satu spesies bakteria baharu daripada sampel tanah dan enap cemar yang dikumpulkan di sebuah loji kitar semula plastik di Sakai, Jepun. Bakteria ini, yang kemudiannya dinamakan Ideonella sakaiensis 201-F6, menunjukkan keupayaan luar biasa untuk menggunakan plastik PET sebagai sumber karbon dan tenaga utama. Penemuan ini diterbitkan dalam jurnal terkemuka Science pada 11 Mac 2016, dengan tajuk "A bacterium that degrades and assimilates poly ethylene terephthalate ". Mekanisme Enzimatik: PETase dan MHETase Kajian mendapati bahawa Ideonella sakaiensis menghasilkan dua enzim utama yang bertindak secara berurutan untuk menguraikan PET. Enzim pertama, yang dinamakan PETase PET hydrolase , bertanggungjawab memecahkan rantai panjang polimer PET kepada unit yang lebih kecil, iaitu mono 2-hydroxyethyl terephthalic acid MHET . Seterusnya, enzim kedua, MHETase MHET hydrolase , memecahkan MHET kepada dua monomer asas: asid tereftalik dan etilena glikol. Kedua-dua monomer ini kemudiannya digunakan oleh bakteria untuk pertumbuhan dan pembiakan. Proses ini berlaku pada suhu sekitar 30°C, menjadikannya lebih mesra alam berbanding kaedah penguraian plastik secara termal atau kimia yang memerlukan suhu tinggi. Kecekapan dan Had Penguraian Walaupun penemuan ini amat menggalakkan, kecekapan penguraian oleh Ideonella sakaiensis masih agak perlahan. Dalam kajian asal, bakteria ini mengambil masa kira-kira enam minggu untuk menguraikan sepenuhnya satu filem PET nipis pada suhu 30°C. Namun, penyelidikan lanjutan oleh pasukan yang sama dan kumpulan penyelidik lain telah berjaya meningkatkan aktiviti enzim PETase melalui kejuruteraan protein. Sebagai contoh, pada tahun 2020, satu pasukan dari Universiti Portsmouth dan Makmal Nasional Oak Ridge berjaya mencipta varian PETase yang diubah suai yang mampu mengurai plastik PET pada kadar enam kali ganda lebih cepat berbanding enzim asal. Kajian ini diterbitkan dalam jurnal Nature pada April 2020. Implikasi Terhadap Industri Kitar Semula dan Alam Sekitar Penemuan Ideonella sakaiensis membuka peluang besar dalam industri kitar semula plastik. Kaedah biologi ini menawarkan alternatif yang lebih mampan dan kurang intensif tenaga berbanding kaedah kitar semula mekanikal atau kimia tradisional. Enzim PETase yang dihasilkan secara besar-besaran boleh digunakan dalam loji kitar semula untuk mengurai botol plastik PET kepada monomer asal, yang kemudiannya boleh dipolimer semula menjadi plastik baharu yang berkualiti tinggi. Ini mewujudkan konsep kitar semula sebenar true recycling yang mengurangkan keperluan untuk menghasilkan plastik dara daripada petroleum. Cabaran dan Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan Walaupun potensi besar, beberapa cabaran masih perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat diaplikasikan secara komersial. Antaranya ialah keperluan untuk meningkatkan kestabilan enzim pada suhu yang lebih tinggi, kerana suhu operasi optimum enzim asal adalah sekitar 30°C, manakala suhu peralihan kaca PET adalah sekitar 70°C. Pada suhu yang lebih tinggi, rantai polimer PET menjadi lebih mudah diakses oleh enzim, tetapi enzim asal tidak stabil pada suhu tersebut. Oleh itu, penyelidikan kini tertumpu kepada kejuruteraan enzim yang lebih tahan haba dan lebih cekap. Selain itu, kos pengeluaran enzim secara besar-besaran juga perlu diturunkan agar teknologi ini dapat bersaing dengan kaedah kitar semula sedia ada. Kesimpulan: Satu Langkah Ke Arah Masa Depan Bebas Plastik Penemuan Ideonella sakaiensis dan enzim PETase merupakan satu pencapaian saintifik yang bukan sahaja mengejutkan tetapi juga menawarkan harapan konkrit dalam menangani krisis pencemaran plastik global. Dengan kemajuan dalam kejuruteraan protein dan bioteknologi, adalah tidak mustahil bahawa dalam masa beberapa dekad, kita akan melihat loji kitar semula yang menggunakan enzim untuk mengurai plastik secara cekap dan mampan. Kajian ini juga mengingatkan kita bahawa alam semula jadi sering menyimpan penyelesaian yang paling inovatif untuk masalah yang kita ciptakan sendiri. Usaha berterusan untuk memahami dan memanfaatkan mekanisme biologi ini adalah penting untuk memastikan masa depan planet yang lebih bersih dan lestari.