Nas profundezas dos oceanos do mundo, espreitam bactérias marinhas armadas com enzimas que destroem plástico, cuja evolução parece ter sido moldada por nossos náufragos sintéticos.

Um levantamento global da vida oceânica realizado por pesquisadores da KAUST mostra que esses recicladores microbianos não são apenas comuns, mas também geneticamente predispostos a se alimentar de tereftalato de polietileno (PET), o polímero durável encontrado em tudo, desde garrafas de refrigerante até roupas. O artigo foi publicado no periódico The ISME Journal .

Sua arma secreta é uma característica estrutural reveladora na enzima hidrolase PET , conhecida como PETase: o motivo M5.

"O motivo M5 funciona como uma impressão digital que nos indica quando uma PETase provavelmente é funcional, capaz de decompor o plástico PET", explica Carlos Duarte, ecologista marinho e colíder do estudo. "Sua descoberta nos ajuda a entender como essas enzimas evoluíram a partir de outras enzimas degradadoras de hidrocarbonetos."

Durante muito tempo, o PET foi considerado praticamente indestrutível na natureza. As esperanças de biodegradação ressurgiram em 2016, quando cientistas descobriram uma bactéria que prosperava em resíduos plásticos em uma usina de reciclagem japonesa. Ela havia desenvolvido uma enzima — uma PETase — capaz de decompor o plástico em seus componentes.

Mas se enzimas semelhantes haviam evoluído no mar, permanecia uma questão em aberto.

Utilizando uma combinação de modelagem estrutural baseada em IA, triagem genética em larga escala e experimentos de laboratório, Duarte e seus colegas mostram que o motivo M5 distingue os verdadeiros degradadores de PET de seus semelhantes bioquímicos. Bactérias marinhas portadoras do motivo completo degradaram PET em experimentos de laboratório . Análises da atividade gênica confirmaram que os genes da M5-PETase são expressos vigorosamente nos oceanos do mundo, especialmente em águas contaminadas por plástico.

Para mapear a disseminação global dessas enzimas, a equipe analisou mais de 400 amostras oceânicas dos sete mares, encontrando versões funcionais com o motivo M5 em quase 80% das águas testadas — desde giros superficiais ricos em detritos até profundezas pobres em nutrientes a dois quilômetros de profundidade. Nestas últimas, a capacidade de se alimentar de carbono sintético pode conferir uma vantagem crucial de sobrevivência, de acordo com Intikhab Alam, pesquisador sênior de bioinformática que coliderou o estudo.

Do ponto de vista ecológico, o aumento dessas enzimas sinaliza uma resposta microbiana precoce ao lixo planetário causado pela humanidade.

Duarte alerta que a equipe de limpeza da natureza trabalha muito lentamente para salvar os mares. "Quando o plástico chega às profundezas do oceano , os riscos para a vida marinha e para os consumidores humanos já foram causados", afirma.

Em terra, no entanto, a descoberta pode acelerar o desenvolvimento de enzimas industriais para reciclagem em circuito fechado. "A variedade de enzimas degradadoras de PET que evoluíram espontaneamente nas profundezas do oceano fornece modelos que podem ser otimizados em laboratório para uso na degradação eficiente de plásticos em estações de tratamento e, eventualmente, em casa", observa Duarte.

Para esse fim, o modelo M5 agora oferece o projeto, identificando os ajustes estruturais que importam em condições reais, não apenas em um tubo de ensaio. Se os cientistas conseguirem aproveitar esses ajustes, então — enquanto o mundo busca maneiras de lidar com seu lixo plástico — eles poderão encontrar aliados improváveis no abismo: bactérias que já transformam resíduos em alimento.