Khi chúng ta nghe từ “nhựa”, chúng ta gần như tự động nghĩ đến chai lọ, túi nilon và vi nhựa trong đại dương — những vật liệu tổng hợp do con người tạo ra.
Nhưng lịch sử của các loại polymer, vốn tương tự như một số loại nhựa sinh học hiện đại, đã bắt đầu từ rất lâu trước chúng ta.
Các vi sinh vật tự sản xuất ra các polyester của riêng chúng — polyhydroxyalkanoate, hay PHA. Đối với vi khuẩn, đây là một dạng dự trữ: chúng lưu trữ carbon và năng lượng trong đó để có thể sử dụng sau này. Giờ đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một phần bất ngờ của chu trình tự nhiên này:
động vật cũng có khả năng phân hủy loại “nhựa sinh học” này.
Chú giun nhỏ với gợi ý lớn
Các nhà nghiên cứu đã được dẫn dắt đến khám phá này nhờ một loài giun biển khác thường Olavius algarvensis chỉ dài khoảng 12–25 milimet.
Nó không có miệng, dạ dày, ruột hay cơ quan bài tiết.
Nó sống trong cát ở Địa Trung Hải và hoàn toàn phụ thuộc vào cộng đồng vi khuẩn cộng sinh nằm ngay dưới lớp mô bao phủ của nó.
Một trong những đối tác vi khuẩn này tích lũy PHA với số lượng khổng lồ. Các nhà nghiên cứu đã xác định rằng những polymer này có thể chiếm tới 42% lượng dự trữ carbon của vi khuẩn cộng sinh.
Và tại đây, một câu hỏi then chốt đã nảy sinh: liệu bản thân con giun có thể sử dụng vật liệu này làm thức ăn hay không?
Hóa ra là có.
Các nhà khoa học đã phát hiện ở Olavius một loại enzyme có khả năng phân giải PHA thành các phân tử đơn giản hơn — các monomer hydroxyalkanoate. Sau đó, những phân tử này có thể được đưa vào các quá trình trao đổi chất của cơ thể.
Kết quả là một hệ thống đáng kinh ngạc: vi khuẩn tạo ra nguồn dự trữ — động vật có cơ hội sử dụng nó.
Nhưng câu chuyện sau đó đã trở nên lớn hơn nhiều so với một con giun nhỏ.
Khám phá đã mang tầm vóc
Các nhà nghiên cứu từ Viện Vi sinh vật biển Max Planck đã bắt đầu tìm kiếm các enzyme tương tự ở những loài động vật khác.
Và họ đã phát hiện ra chúng ở hơn 66 loài thuộc chín ngành động vật khác nhau — bao gồm giun biển, bọt biển, sao biển, bọ đuôi bật và thậm chí cả giun đất.
Trước mắt chúng ta hiện ra một cái nhìn hoàn toàn khác về “nhựa”.
Tự nhiên từ lâu đã sản xuất ra các vật liệu tương tự như nhựa phân hủy sinh học hiện đại.
Một số sinh vật tạo ra chúng.
Những sinh vật khác có khả năng phân giải chúng.
Và các sản phẩm phân hủy lại quay trở lại quá trình trao đổi chất.
Vật liệu không nhất thiết phải trở thành điểm kết thúc.
Nó có thể tiếp tục là một phần của chu trình.
Nhưng điều đó không có nghĩa là động vật ăn nhựa của chúng ta
Đây là nơi vạch ra một ranh giới quan trọng về nguyên tắc.
Nghiên cứu này đề cập đến PHA có nguồn gốc tự nhiên do vi sinh vật sản xuất.
Nó không cho thấy rằng Olavius hay các loài động vật được nghiên cứu khác có khả năng phân hủy chai PET, túi nilon hoặc các loại nhựa có nguồn gốc dầu mỏ quen thuộc khác mà chúng ta vẫn sử dụng.
Và chính sự khác biệt này làm cho khám phá trở nên thú vị hơn nữa. Vấn đề về nhựa hóa ra không chỉ là câu hỏi: “Nó được làm từ gì?”
Còn có câu hỏi thứ hai: “Điều gì sẽ xảy ra với nó sau đó?”
Các hệ thống tự nhiên đã hình thành cùng với các cơ chế đưa vật chất trở lại các chu trình sinh học.
Trong khi đó, nhân loại đã học được cách tạo ra một lượng lớn vật liệu tổng hợp nhanh hơn nhiều so với việc tìm ra các phương pháp an toàn và có thể mở rộng để đưa chúng trở lại chu trình.
Và chính tại đây, một con giun biển nhỏ bé bất ngờ trở nên thú vị không chỉ đối với các nhà sinh học.
Khám phá này đã thêm gì vào âm hưởng của hành tinh?
Olavius algarvensis — một sinh vật nhỏ bé không có miệng và ruột — đang kể một câu chuyện lớn hơn nhiều so với chính bản thân nó.
Sự sống không chỉ tồn tại nhờ khả năng kiến tạo.
Sự sống tồn tại nhờ khả năng đưa những gì đã được tạo ra trở lại chu trình.
Và có lẽ, đây là nơi thiên nhiên để lại cho chúng ta một gợi ý kỹ thuật rất thực tiễn.
Khi tạo ra một vật liệu mới, không đủ nếu chỉ hỏi: “Chúng ta có thể làm nó từ cái gì?”
Cần phải đặt ra câu hỏi thứ hai cùng lúc: “Nó sẽ có thể quay về đâu sau khi sử dụng?”
Bởi vì trong tự nhiên, sự kết thúc của một quá trình thường trở thành khởi đầu của một quá trình khác.
Không có gì kết thúc ở vật liệu cả. Chu trình vẫn tiếp diễn.
