麻豆原创

セブンイレブンで饮み物を买ったことのある皆さん、実はあなたが使ったストローはただのストローではありません¹⁾。パッケージをよく见てみると「环境にやさしい植物由来のストローです」と书かれていますが、このストローのプラスチックは细菌がつくり、そしてなんと细菌が食べてくれるんです。

いわゆる「生分解性プラスチック」と呼ばれるこのプラスチックは、廃プラスチックによる环境问题が深刻になっている现代には朗报です。私は、このような生分解性プラスチックの生产量を鲍笔させるための研究をしています。では、具体的にどのようにしているのか见てみましょう。

【穂积侑伽?総合化学院修士１年】

大肠菌がプラスチックを作る？

プラスチックというと、石油から人が機械を使って作られるのが一般的です。ですので、大肠菌がプラスチックを作るイメージがいまいちつかめない方もいるでしょう。私も今の研究を始める2年前まで知りませんでした。

でも原理は単纯です。私たちは食べ过ぎるとどうなりますか？　太ります。脂肪を蓄えます。大肠菌は脂肪の代わりにプラスチックを蓄えます。いわば、プラスチックは大肠菌にとっての脂肪なのです。では次にどうやって大肠菌からプラスチックをとりだすか？　クロロホルムという试薬によって大肠菌の膜を破壊しにして、その中に蓄えられたプラスチックを取り出すのです。ありがとう大肠菌。

では、人間がプラスチックを取り出さなかったらどうなるでしょう。私たちの脂肪は運動をたくさんすると分解されてエネルギーになります。プラスチックも大肠菌が飢餓状態になると分解されて、エネルギーと水と二酸化炭素になります。これが生分解の原理です。

プラスチックの作り方～大肠菌を増やす日々～

では次に、実际の作り方を见てみましょう。まず、たくさん大肠菌を増やします。この大肠菌闯惭109は、研究室で代々増やして引き継いできたものです。

写真は大肠菌が育ちやすい環境で一晩培養したものです。写真に白いポツポツがありますが、これはコロニーといって一つの大肠菌が分裂してたくさん増えた結果、目に見えるくらいの集団になった結果です。このコロニーを爪楊枝でつつき、大腸菌をピックアップします。

さて、ここまで来たら大きな器に栄养に富んだ液体、培地を用意します。この培地にプラスチックの原材料と大肠菌入れて、いよいよプラスチックを作らせます。30℃で2日间、培养をします。

こうしてプラスチックは約1週間の作業を行うことにより完成します。大肠菌が作ってくれるからといって、人間が何もしなくてよいわけではないのがつらいところ。大腸菌の増殖速度は決まっているので人間がそれに合わせる必要があります。時には眠い目をこすって朝早く、夜遅くに実験をする必要がある少しだけ大変な作業です。

遗伝子を少しいじるとプラスチックの生产量が増える！？

さてここまで実験手順を見てきました。では大腸菌の中では何がおきているのでしょうか？　人間の脂肪が作られるときに酵素が必要なように、大肠菌がプラスチックを合成するのにもやはり様々な酵素が必要です。その中でも小さな一つ一つのヒドロキシアルカン酸分子をつなげて、大きな分子であるプラスチックにする重要な役割を果たしているのが重合酵素です。

この重合酵素は約1,200のアミノ酸が繋がって構成されていますが、この内のひとつのアミノ酸を変える、つまりそのアミノ酸をつくる遺伝子に変異を入れると、大肠菌がたくさんプラスチックを作るようになったりすることがあります。約400のうちのひとつのアミノ酸を変異させるだけで、そんなに大きな影響があるのか、という話ですが、遺伝子とはそういうものなのです。例えば、お酒に強い、弱いというのはアルコールを代謝する遺伝子のうちのアミノ酸のうちのひとつ、ふたつの違いなのです。

私はこの遗伝子が少し违うと大きな影响を与えるということに魅せられて、现在様々な変异を入れる実験をしています。でも、プラスチックがたくさん増える変异というのは非常にまれで、たいていは生产量が减少してしまいます…

そして、ついに！

昨夏のとある日の夕方、ゼミ终わりの疲れた体に鞭打って、狈惭搁室に笼ってパソコンに送られてきたデータを眺めていました。狈惭搁というのは分子构造を分析できる装置で、これを使うと重合酵素の改変に成功したかどうかがわかります。约30分后、様々なデータのうちのひとつで改変に成功したプラスチックの量が増加していると分かったとき、私は机械の前で动揺してしまいました。実験をはじめてから３ヵ月后のことでした。それほど重合酵素の改変というのは结果が出にくいのです。

海からマイクロプラスチックをなくすために

重合酵素の改変に成功したといっても、まだまだ生分解性プラスチックの生合成には改良の余地はあります。现在、一般的に流通しているプラスチックは石油から作られており、ポイ捨てされると雨风に流され最终的には海にたどり着きます。その后、波で细かく削られ「マイクロプラスチック」と呼ばれる小さなプラスチックのかけらになります。これは分解されることはなく永远に海で漂い続けます。これが环境问题となっているのです。

これから先、従来のプラスチックにかわって生分解性プラスチックが普及するためには技术面、コスト面、社会的认知の向上など様々な面での解决すべき课题があります。私は、技术面からこの课题にアプローチしたいと思っています。たくさん研究して次の世代に课题を託し、100年后にはマイクロプラスチックがない世界になることを愿っています。