Cookies   I display ads to cover the expenses. See the privacy policy for more information. You can keep or reject the ads.

Video thumbnail
In 2016 hebben wetenschappens van een recyclingbedrijf in Kioto in Japan...
... een mysterieuze drab ontdekt, die een berg plastic flessen opslokte in de tuin achter het gebouw...
Het leek alsof het zich voedde door het plastic.
Dat was best opmerkelijk, want volgens de wetenschap is het materiaal van de flessen,
'Polyethyleentereftalaat', oftewel PET,
... onverwoestbaar door de natuur.
De reactie van de wetenschappers was vermoedelijk anders dan die van Alexander Fleming...
... toen hij na vakantie terugkeerde naar zijn lab
... en zijn petrischaal aantrof met een bacterie waar hij aan werkte, genaamd Staphylococcus
Het leek alsof de bacterie werd opgeslokt door een soort schimmel.
Fleming realiseerde zich dat de natuur hem iets heel belangrijks had geschonken.
Het bleek dat hij per toeval peniciline had ontdekt...
... wat inderdaad van grote betekenis bleek te zijn.
Wat de Japanse onderzoekers van het recylingbedrijf hadden ontdekt
was ook een voorbeeld, van wat de natuur kan overwinnen in de evolutionaire race
De misterieuze drab was een micro-organisme met een bacterie, dat zich had aangepast...
... om zich te voeden met plastic, door het koolstof bestandsdelen te gebruiken als energiebron.
De Japanse wetenschappers wisten dat ze een belangrijke ontdekking hadden gedaan...
... en omdat het wetenschappers zijn, besloten ze het een fantastische naam te geven:
"Ideonella sakaiensis"
Idioten... wat is er mis met Klapper Flapper Plastic Happer?
'dat klinkt niet zo wetenschappelijk, hè... muppet'
"Het klimaat- en duurzame energiekanaal"
Hallo, welkom bij 'Just Have a Think'
Polyethyleentereftalaat (PET) werd gezien als een toppunt van menselijke vindingrijkheid...
... toen Dupont het verkocht als 'Mylar' in 1951.
Tot dan hadden fabrikanten van plastic moeite om een vervanger te vinden...
voor de zware en dure glazen flessen, die werden gebruikt voor Cola en andere frisdrank.
Plastic flessen bestonden wel, maar als die gevuld werden met koolzuurhoudende drank...
... en een paar dagen achtergelaten...
Dan ontsnapte de koolzuurmoluculen dwars door het Polymeer naar buiten, en de frisdrank sloeg dood.
Dus klanten werden ontevreden, en de verkoop ging slecht.
De structuur van PET reduceert de ruimte tussen polymeer, zodat koolzuur niet meer kan ontsnappen.
Het resultaat is een lichte, transparante stevige plastic fles, dat de prik in de drankjes hield.
Daardoor verdubbelde de verkoop in de jaren na de introductie van PET...
... en de verkoop bleef stijgen.
Zoveel dat er in 2016 wereldwijd 480 miljard plastic flesjes zijn geproduceerd....
... waarvan maar 7% wordt opnieuw gebruikt voor dezelfde functie
De helft wordt hergebruikt in iets simpelers als vezels voor kleding, of vloerbedekking
... en de rest eindigt op de vuilnisbelt of in het water.
Deze grafiek van de Ellen MacArthur Foundation toont de groei van plasticproductie...
... groeiend naar meer dan 300.000.000 ton in 2014.
Ongeveer 8.000.000 ton drijft rond in onze oceanen.
In het wild - volgens deze kaart van National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) -
kunnen plastic flessen 450 jaar blijven rondzwerven
Het plastic verdwijnt nooit helemaal, maar valt uiteen in steeds kleinere microplastics,
... die worden ingeslikt door het zeeleven, en door de voedselketen ook terecht komt bij mensen.
met alle gevolgen voor de gezondheid van dien.
Je snapt waarom onze Japanse vrienden zo gemotiveerd waren.
Bij nadere inspectie ontdekten de wetenschappers dat de nieuwe bacterie...
... het specifieke enzymen gebruikte om de twee componenten van PET af te breken.
Deze twee componenten zijn dimethyltereftalaat en ethyleenglycol,
- die beiden afstammen van olie, en worden gecombineerd door mensen -
om het zeer nuttige, maar ook het problematisch en bijna onafbreekbare polymeerketen te maken.
Echter, gescheiden zijn beide componenten onschadelijk en best nuttig.
Maar de wetenschappers uit Kyoto wisten uit ervaring dat er allerlei praktische problemen zijn
wanneer je micro-organismen voor industriële doeleinden wilt gebruiken.
Je moet de bacterieën laten groeien naar een bruikbare schaal,
en je hebt weinig controle op wanneer de organismen gedijen of sterven.
Het gaat dus op goed geluk, en grote industrieën houden daar niet van.
Dus het team indentificeerde het gen in het DNA van de bacterie,
... dat het enzym aanmaakt dat PET afbreekt.
Vervolgens reproduceerden ze dat enzym en deden experimenten die aantoonde...
... dat het enzym alleen, zonder de rest van de bacterie, was genoeg om het PET af te breken.
En dat was zeker een eureka-moment.
Maar zoals Thomas Edison ooit zei:
"Genialiteit is 1% inspiratie en 99% transpiratie"
En dat bleek ook voor 'ideonella sakaiensis'.
Hoewel PET zo 100 keer sneller werd afgebroken dan met natuurlijke afbraak op de stort of in de oceaan...
... het was nog steeds te langzaam om de aanmaak van nieuw plastic bij te houden.
Dus de wedstrijd om het enzym genetisch te verbeteren was begonnen...
... zodat het veel sneller plastic kan verwerken.
Dat onderzoek loopt momenteel in verschillende laboratoria wereldwijd...
... met als doel om de verteersnelheid 100 keer sneller te maken.
In 2019 heeft de Universiteit van Portsmouth het Centrum voor Enzym-innovatie opgericht.
De professor van structuurbiologie, John McGeehan, heeft recent een voortgangsrapport gepresenteerd...
van zijn teams onderzoek, aan het publiek van EmTech in Hong Kong.
McGeehan toonde dat de natuur in miljoenen jaren zijn eigen polyester heeft gecreëerd...
... genaamd cutine, dat een beschermende laag op planten vormt.
Maar in de jaren zijn bacteriën ook geëvalueerd om door de cutinelaag door te dringen...
... om de plant binnen te komen en hun vernietigende werk te doen.
Door de nu bekende letterreeks van moderne genetische manipulatie te gebruiken...
... konden de onderzoekers aantonen dat de PET-etende enzymen, genaamd PETase,
... ongeveer dezelfde aminozuurblokken bevatten als de bestaande cutinase-enzymen uit de natuur.
Nu de afkomst van het nieuwe enzym bekend was, zagen ze dat er geen grote evolutionaire stap....
... nodig was voor een bacterie dat natuurlijk polyester eet,
... om zich te muteren in iets dat een sythetische variant kan eten.
Wat opmerkelijk was, zegt McGeehan, is dat deze mutatie in maar 50 jaar plaats vond.
En wat ze nog niet wisten, is hoe het enzym precies werkt.
Met state-of-the-art technologie zuiverde en kristaliseerde het team het enzym.
Daarna vuurde ze x-rays op de kristallen af, en legde het afgekaatste licht vast met...
zeer nauwkeurige machines zoals synchrotrons en vacuum afgesloten proton detectoren,
om een zeer nauwkeurig driedimensionaal model te creëeren van de atoomstructuur...
... van de PETade-kristallen, die er zo uitzien.
En wanneer slimme mensen als professor McGeehan driedimensionale atoomstructuren kunnen zien,
Dan kunnen ze begrijpen hoe ze werken, en hopelijk verbeteren.
Toen ze de driedimensionale structuur van PETase vergeleken met cutinase...
kon het team de subtiele verschillen identificeren, waardoor het PET kan afbreken.
Cutinase-emzymen maken de natuurlijke polyesterverbindingen kapot met chemische klauwen...
in een gedeelte waar de verbinding minder is dan 0,3 nanometer.
De Ångström is een metrische eenheid voor lengte, gelijk aan 10-10 m, een tienmiljardse van een meter...
0,1 nanometer, of 100 picometers. Het symbool is een Å, een letter uit het zweedse alfabet.
Het onderzoeksteam ontdekte dat met één wijziging in de structuur van het aminozuur,
het PETase-enzym de vorm van zijn klauwen veranderde, zodat de ruimte ertussen drie keer zo groot werd.
Alleen dat was voldoende om een kunstmatig aromatisch polymeer, zoals PET, te kunnen verwerken
Vervolgens was de uitdaging om dit proces te reverse engineren, en te kijken hoe het versneld kan worden,
zodat het ons wereldwijde plastic afval aan kan.
Eerst keken ze 96 uur naar de oppervlakte van een plastic fles onder een electronenmicroscoop...
... terwijl het werd verteerd door het PETase-enzym.
Terwijl de polymeerstructuur werd afgebroken...
... konden de wetenschappers de bouwstenen van dimethyltrypamine en ethyleenglycol bestuderen,
die zich vormden rond de randen van het verteerde gebied.
Met geavanceerde computermodellen van de Woodcock Group aan de Universiteit van Zuid Florida,
konden ze een beeld produceren van hoe het enzym de verbindingen doorbreekt van de PET-polymeerschakel...
om de individuele monomeren los te maken.
Daarna kwam het gedeelte van het reverse engineren.
Het team probeerde het enzym terug te manipuleren naar cutinase...
Het idee was, dat door de stappen van het proces in een laboratorium te beïnvloeden,
dan kunnen ze wellicht ook in de andere richting kunnen aanpassen om het PETase te verbeteren.
Maar het maken van het cutinase-enzym mislukte.
In plaats daarvan ontstond bij toeval een sterk verbeterd PETase-enzym.
Deze groene balk toont de grootte van de kristalstructuur...
... van het PETase-enzym en het per toeval ontstane nieuwe enzym.
Je ziet een grote toename, wat leidt tot een versnelde vertering.
Het CEI-team claimt niet het wereldwijde plastic probleem opgelost te hebben, maar...
.... wat ze wel hebben aangetoond is de mogelijkheid om een effectiever enzym te maken met kleine DNA-wijzigingen.
en dat de natuur zelf enzymen heeft aangemaakt...
.... die in staat zijn om vormen van plastic te verteren die we sinds een halve eeuw produceren.
We moeten alleen het nare klusje uitvoeren om ze te vinden in de plastic vuilnisbelten.
De toekomst van dit onderzoek ziet er veelbelovend uit.
Professor McGeehan is er van overtuigd dat ze snellere enzymen kunnen maken...
... en beschrijft wat de toekomst van het onderzoek eruit kan zien.
In de ideale wereld zou dit soort onderzoek worden beschouwd als essentieel voor overleving,
en gefinancierd worden door iedere overheid op aarde.
in de echte wereld van marktgedreven kapitalisme, zal er waarschijnlijk geïnvesteerd in moeten worden...
... zodat het mogelijk wordt om effectieve enzymen te produceren...
... in een schaal groot genoeg om een positieve invloed te hebben op plastic recycling.
Maar het bedrijf met de langetermijnsvisie om de waarde in te zien,
... krijgt als bonus twee nuttige en commercieel interessante bijproducten.
Professor Anne Meyer, die een tweede onderzoekgroep naar PETase leidt in Denemarken,
... benadrukt dat ethyleenglycol direct toegepast kan worden in antivries, waar wereldwijd vraag naar is,
en nu wordt geproduceerd door niet-recyclebare materialen.
het is ook mogelijk om een hybride product van papier en gerecycled plastic te maken...
... dat sterk genoeg is voor plastic tassen, en volledig recyclebaar of biologisch afbreekbaar is.
En het beste voor onze investeerders, is dat ze niet snel zonder ruw materiaal komen te zitten.
Laat ons weten wat jij denkt in de reacties...
Tot zover deze week. Veel dank naar de bijdragers op Patreon, die dit programma mogelijk maken.
Steun ons ook op www.patreon.com/justhaveathink
Je kan ons ook helpen met een gratis like, of door je te abonneren.
Beiden verhogen onze zichtbaarheid in de algoritme van Youtube, waardoor we meer mensen bereiken.
Het is enorm eenvoudig om je te abonneren, druk daar beneden...
... of op dit icoon hier.
En druk ook op het belletje, zodat je een bericht ontvangt bij een nieuwe video.
Zoals altijd: dank voor het kijken, een fijne week, en vergeet niet...
'Just Have a Think'! Zie je volgende week!