Plastic degradation by marine bacteria
દરિયાઈ બેક્ટેરિયામાં પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન ત્યારે વર્ણવે છે જ્યારે અમુક પેલેગિક બેક્ટેરિયા પોલિમરને તોડી નાખે છે અને તેમને ઊર્જા માટે કાર્બનનો પ્રાથમિક સ્રોત તરીકે ઉપયોગ કરે છે. પોલિઇથિલિન (પી. ઈ.), પોલીપ્રોપીલીન (પી. પી.) અને પોલિઇથિલિન ટેરેફ્થાલેટ (પી. ઈ. ટી.) જેવા પોલિમર તેમના ટકાઉપણું અને ઉત્પાદનના પ્રમાણમાં ઓછા ખર્ચ માટે અવિશ્વસનીય રીતે ઉપયોગી છે, જો કે તેમની દ્રઢતા અને યોગ્ય રીતે નિકાલ કરવામાં મુશ્કેલી એ છે જે પર્યાવરણના પ્રદૂષણ અને કુદરતી પ્રક્રિયાઓમાં વિક્ષેપ તરફ દોરી જાય છે. એવો અંદાજ છે કે દર વર્ષે 10 લાખ મેટ્રિક ટન પ્લાસ્ટિક તેમના નિકાલ માટેના બિનકાર્યક્ષમ ઉકેલોને કારણે સમુદ્રમાં પ્રવેશી રહ્યું છે. બાયોકેમિકલ માર્ગો કે જે ચોક્કસ સુક્ષ્મજીવાણુઓને આ પોલિમરને ઓછા હાનિકારક આડપેદાશોમાં વિભાજિત કરવાની મંજૂરી આપે છે તે યોગ્ય પ્રદૂષણ વિરોધી વિકસાવવા માટે અભ્યાસનો વિષય રહ્યો છે. અનુકૂલનશીલ દબાણ પર્યાવરણમાં પ્લાસ્ટિકની વધતી હાજરી સાથે, બેક્ટેરિયાની અમુક પ્રજાતિઓ પ્લાસ્ટિકને હાનિકારક આડપેદાશોમાં પરિવર્તિત કરવા માટે વિકસિત થઈ છે. છેલ્લા 70 વર્ષોમાં, સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન કરવા માટે વિકસિત થયા છે, કારણ કે પ્લાસ્ટિકનું વૈશ્વિક ઉત્પાદન દર વર્ષે 20 લાખ મેટ્રિક ટનથી વધીને 38 કરોડ મેટ્રિક ટન થયું છે. સ્લોવેનિયાની નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ બાયોલોજીના જાન ઝ્રિમેકની આગેવાનીમાં 2021 માં કરવામાં આવેલા એક અભ્યાસમાં, 10 વિવિધ પ્રકારના પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન કરવામાં સક્ષમ પર્યાવરણમાંથી મેળવેલા ડીએનએ નમૂનાઓમાં 200 મિલિયનથી વધુ જનીનોમાંથી 30,000 બિન-અપૂરતા એન્ઝાઇમ હોમોલોગ્સને અલગ કરવામાં સક્ષમ હતા. પરિણામોએ માઇક્રોબાયલ પર્યાવરણ પર પ્લાસ્ટિક પ્રદૂષણની અસર અને ઝડપથી બદલાતી પરિસ્થિતિને અનુકૂળ થવાની વૃત્તિ દર્શાવી છે. પ્લાસ્ટિકને ઘટાડવાની માઇક્રોબાયલ ક્ષમતા અને વૈશ્વિક પ્લાસ્ટિક પ્રદૂષણની સામગ્રી વચ્ચે મજબૂત સહસંબંધ જોઈ શકાય છે. અલગ કરવામાં આવેલા 30,000 એન્ઝાઇમ હોમોલોગ્સમાંથી 12,000 સમુદ્રના નમૂનાઓમાં મળી આવ્યા હતા. પ્રદેશ વિશિષ્ટ વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન કરતા ઉત્સેચકો સમુદ્રના ઊંડા વિસ્તારોમાં ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં જોવા મળ્યા હતા જ્યાં પ્લાસ્ટિકનું પ્રદૂષણ વધુ સામાન્ય હતું. ચયાપચયની વિવિધતા 5000 થી વધુ ગ્રેડના પ્લાસ્ટિક પોલિમર અને ફ્લેમ રિટાર્ડન્ટ્સ અને પિગમેન્ટ્સ જેવા કોટિંગ્સમાં વિવિધતા સાથે, વિવિધ પ્લાસ્ટિક પોલિમર સબસ્ટ્રેટ્સ પ્લાસ્ટિકના અધઃપતનમાં ખૂબ જ વિજાતીય ચયાપચય પ્રક્રિયાઓનું અસ્તિત્વ સૂચવે છે. ભેજ, તાપમાન, યુવી ઇરેડિયેશન, પીએચ, પવન અને તરંગો સુધીની ગતિશીલ સમુદ્રની પરિસ્થિતિઓ, બેક્ટેરિયા માટે વિવિધ વૃદ્ધિની પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે અને વૈવિધ્યસભર પ્લાસ્ટિક ડિગ્રેડેશન મેટાબોલિઝમ્સની શક્યતામાં વધારો કરે છે. મિકેનિઝમ્સ એક વિકાસશીલ વિષય તરીકે, થોડા અભ્યાસોએ દરિયાઈ સુક્ષ્મજીવાણુઓ દ્વારા પ્લાસ્ટિકના અધઃપતનમાં સામેલ મેટાબોલિક અને બાયોકેમિકલ મિકેનિઝમ્સને દર્શાવ્યું છે. દરિયાઈ સુક્ષ્મજીવાણુઓમાં મર્યાદિત સંખ્યામાં પ્લાસ્ટિકના અધઃપતનના માર્ગનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે પ્લાસ્ટિકના અધઃપતનમાં ઘણી ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત કરવામાં આવી હોવા છતાં, આ પ્રક્રિયાઓ સંભવતઃ પ્લાસ્ટિકના અધઃપતન માટે સક્ષમ માઇક્રોબાયલ વસ્તીનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી નથી. વધુમાં, પ્લાસ્ટિક બાયોડિગ્રેડેશન ચયાપચયની પ્રતિક્રિયાના સમયને નબળી રીતે સમજવામાં આવે છે અને દરિયાઈ વાતાવરણમાં 1-400 કલાકની વચ્ચે હોવાનો અંદાજ છે. પોલિઇથિલિનના અધઃપતન માટે સક્ષમ પોલિઇથિલિન (PE) બેક્ટેરિયાને બાયોડિગ્રેડેશન શરૂ કરવા માટે ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરવા માટે વર્ણવવામાં આવ્યા છે. ઓક્સિજનેઝ દ્વારા આલ્કોહોલ જૂથોની રચના પોલિઇથિલિનને અધોગતિ માટે વધુ અસ્થિર બનાવે છે. પોલિઇથિલિન પોલિમરના હાઇડ્રોફિલિક ગુણધર્મોમાં વધારો થાય છે કારણ કે સામગ્રી અધોગતિ અને ઓક્સિડેશનનો અનુભવ કરે છે, જેના કારણે પોલિઇથિલિન ઓછું પુનરાવર્તિત બને છે. લિપેઝ, એસ્ટેરેઝ, એન્ડોપેપ્ટિડેઝ અને અન્ય બાહ્યકોષીય ઉત્સેચકો પછી પોલિઇથિલિન પોલિમરને વધુ ખરાબ કરે છે. રોડોકોકસ રુબર દ્વારા પોલિઇથિલિનના અધઃપતનમાં લેક્કેઝની ભૂમિકા બાયોડિગ્રેડેશન માટે એક મહત્વપૂર્ણ ઉત્સેચક તરીકે સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત છે. પોલિએથિલિનના અધઃપતન માટે સક્ષમ સ્યુડોમોનાસ પ્રજાતિઓમાં એલ્કેન હાઇડ્રોક્સિલેઝ સમાન ભૂમિકા ભજવે છે તેવું માનવામાં આવે છે. એકવાર ઉત્સેચકો પોલિઇથિલિન પોલિમરને ઓલિગોમર્સમાં ઘટાડે છે, ત્યારે માઇક્રોબાયલ કોષો મેજર ફેસિલિટેટર સુપરફેમિલી પ્રોટીન અથવા ATP બંધનકર્તા કેસેટ દ્વારા અણુઓને ગ્રહણ કરે છે. પોલિઇથિલિન ઓલિગોમર્સને એસિટિલ-કોએ અને સક્સિનિલ-કોએમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે અને ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્રમાં પ્રવેશ કરે છે, અને આખરે એટીપી ઉત્પન્ન કરવા માટે શ્વસન સાંકળમાં પ્રવેશ કરે છે. પોલિઇથિલિન ટેરેફ્થાલેટ (PET) પોલિઇથિલિન ટેરેફ્થાલેટના માળખામાં સુગંધિત રિંગ્સ માઇક્રોબાયલ બાયોડિગ્રેડેશન માટે પડકારો ઉભા કરે છે. સુગંધિત વીંટીઓનું અધઃપતન કરવાના પડકાર છતાં, કેટલાક સુક્ષ્મજીવાણુઓ પોલિએથિલિન ટેરેફ્થાલેટનો એકમાત્ર ઊર્જા અને કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરે છે. સૂક્ષ્મજીવાણુઓ કે જે પી. ઈ. ટી. અધઃપતનનો ઉપયોગ કરે છે તે પહેલા સબસ્ટ્રેટની સપાટીને વળગી રહે છે અને હાઇડ્રોલેઝ અને ક્યુટીનેઝ જેવા ઉત્સેચકોને મુક્ત કરે છે. MHETase જેવા ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિને અનુસરીને, PET અધોગતિના અણુઓ સક્રિય પરિવહન દ્વારા બેક્ટેરિયાના કોષોમાં લેવામાં આવે છે. આકૃતિ 2 માં દર્શાવ્યા મુજબ, પરિવહન પામેલા PET અણુઓમાં ટેરેફ્થાલિક એસિડ અને ઇથિલિન ગ્લાયકોલનો સમાવેશ થાય છે, જે PETના મોનોમર્સ છે. અમુક સૂક્ષ્મજીવાણુઓ આ મોનોમર્સનો ઉપયોગ તેમના પ્રાથમિક કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે કરી શકે છે જે PET અધોગતિ તરફ દોરી જાય છે. મોનોમર ઇથિલિન ગ્લાયકોલના અધઃપતનને લગતા સૌથી સુસંગત માર્ગો એસિટાલ્ડેહાઇડ/ઇથેનોલ માર્ગ અને ગ્લાયોક્સિલિક એસિડ માર્ગ છે. ગ્લાયોક્સિલિક એસિડ માર્ગનો સામાન્ય રીતે સ્યુડોમોનાસ જાતિમાં અભ્યાસ કરવામાં આવે છે કારણ કે પી. પુટીડા જેવી ઘણી પ્રજાતિઓ જળચર વાતાવરણમાં પોલિઇથિલિનનું અધઃપતન કરવામાં અત્યંત સક્ષમ હોવાનું જાણીતું છે. શ્રેણીબદ્ધ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને અનુસરીને, ટેરેફ્થાલિક એસિડને 4-કાર્બોક્સી-2-હાઇડ્રોક્સિમ્યુકોનિકમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે ટી. સી. એ. ચક્રનો અગ્રદૂત અણુ છે અને આખરે પાયરુવેટ અને ઓક્સાલોએસેટેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે. બીટાપ્રોટોબેક્ટેરિયા, માયક્સોકોકોટા (અગાઉ ડેલ્ટાપ્રોટોબેક્ટેરિયામાં સમાવિષ્ટ) અને ગામાપ્રોટોબેક્ટેરિયામાં કેટલીક બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓ પી. ઈ. ટી. બાયોડિગ્રેડેશન માટે સક્ષમ છે. પોલિસ્ટરીન (પી. એસ.) પોલિસ્ટરીનમાં મજબૂત હાઇડ્રોફોબિસિટી અને ઉચ્ચ પરમાણુ વજન બંને ધરાવતા અણુઓ હોય છે. બેક્ટેરિયા કે જે આ અણુનું અધઃપતન કરવામાં સક્ષમ છે તે પોલીસ્ટીરિન અણુઓનું ઓક્સિડાઇઝેશન શરૂ કરવા માટે મોનોઓક્સિજનેઝ છોડવા માટે દસ્તાવેજીકરણ કરવામાં આવે છે. મોનોઓક્સિજિનેઝ પગલાને અનુસરીને, સ્ટાયરીન ચયાપચયના ઉપલા માર્ગ દરમિયાન પોલિસ્ટરીન પરમાણુ ફેનીલેસેટિક એસિડમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ફેનીલેસેટિક એસિડને પહેલા ફેનીલેસેટીલ-સીઓએમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, અને પછી શ્રેણીબદ્ધ ઉત્સેચકીય પ્રતિક્રિયાઓ પછી એસિટિલ-સીઓએ અને સક્સિનિલ-સીઓએમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. એસિટિલ-કોએ અને સક્સિનિલ-કોએ પછી ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્રમાં પ્રવેશ કરે છે. કેટલાક રોડોકોકસ રુબર જાતિઓ પોલિસ્ટરીન બાયોડિગ્રેડેશન માટે સક્ષમ છે. પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ (પી. એચ. એ.) પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ (પી. એચ. એ.) એક પોલિએસ્ટર છે જે પોષક મર્યાદા અને પર્યાવરણીય તણાવના જવાબમાં વિવિધ સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા કુદરતી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે. પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ્સ માઇક્રોબાયલ મૂળ ધરાવે છે અને ઘણીવાર વ્યાપારી ઉપયોગ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે, તેમ છતાં પોલિમર પણ બેક્ટેરિયાની ઘણી પ્રજાતિઓ દ્વારા બાયોડિગ્રેડેડ થાય છે. પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ બાયોડિગ્રેડેશન દરિયાઈ વસવાટો સહિત વિવિધ વાતાવરણમાં થાય છે. પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટની બાયોડિગ્રેડેશન પ્રક્રિયા બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓ વચ્ચે બદલાય છે જે બંને પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ ઉત્પન્ન કરે છે અને ઘટાડે છે, અને પ્રજાતિઓ કે જે ફક્ત પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટને ઘટાડે છે. જે પ્રજાતિઓ પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ ઉત્પન્ન કરી શકતી નથી પરંતુ પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ અધોગતિ માટે સક્ષમ છે તે એક્ટોએન્ઝાઇમ્સ સાથે બાહ્ય રીતે સબસ્ટ્રેટનું હાઇડ્રોલિસિસ શરૂ કરે છે જે હાઇડ્રોક્સિબ્યુટેરેટ ઉત્પન્ન કરે છે. પરિણામી ઓલિગોમર્સ નિષ્ક્રિય પ્રસરણ દ્વારા બેક્ટેરિયલ પટલને પાર કરે છે જે એસિટિલ-CoA મેળવવા માટે સીધા β-ઓક્સિડેશનમાં પ્રવેશી શકે છે. પરિણામી એસિટિલ-સીઓએ પછી ટીસીએ ચક્રમાં પ્રવેશ કરે છે. ગ્રેસિલીબેસિલસ, એન્ટરોબેક્ટર અને બેસિલસ જાતિમાં કેટલીક બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓ પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ બાયોડિગ્રેડેશન માટે સક્ષમ છે. પડકારો સાહિત્ય વારંવાર જૈવિક અવરોધોની ચર્ચા કરે છે જેને પ્લાસ્ટિકને ખરાબ કરવા માટે સજીવોએ દૂર કરવી પડે છે. જે લાક્ષણિકતાઓ પ્લાસ્ટિકને અધોગતિ માટે પડકારજનક બનાવે છે તેમાં લાંબી સાંકળવાળા પોલિમર, ઉચ્ચ પરમાણુ વજન, હાઇડ્રોફોબિસિટી અને સ્ફટિકીયતાનો સમાવેશ થાય છે. પ્લાસ્ટિકમાં જોવા મળતા હાઇડ્રોકાર્બન બેક્ટેરિયા માટે કાર્બન અને ઊર્જાના સંભવિત સ્ત્રોતો હોવા છતાં, પ્લાસ્ટિકમાં નાઇટ્રોજન જેવા આવશ્યક પોષક તત્ત્વોનો અભાવ તેને વધારાના પોષક સ્રોતો વિના માઇક્રોબાયલ વૃદ્ધિને ટેકો આપવા માટે અપૂરતો બનાવે છે. પ્રજાતિઓની અસર રાષ્ટ્રીય મહાસાગર સેવા અનુસાર, એવો અંદાજ છે કે સમુદ્રમાં 8 મિલિયન મેટ્રિક ટન પ્લાસ્ટિક છે. દરિયાઈ પ્લાસ્ટિક સંપૂર્ણ પ્લાસ્ટિક અને સૂક્ષ્મ પ્લાસ્ટિકના રૂપમાં ઘણી દરિયાઈ પ્રજાતિઓને અસર કરે છે. પ્લાસ્ટિકને ખાઈ શકે તેવા બેક્ટેરિયાની શોધ થઈ ત્યારથી એવી આશા છે કે આ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પ્લાસ્ટિકના સમુદ્રને સાફ કરવામાં મદદ કરી શકે છે, પરંતુ મિશિગન સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના કેમિકલ એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર રમાની નારાયણ કહે છે કે આ દ્રષ્ટિકોણ મુદ્દાને ચૂકી જાય છે. વધુમાં, કાલે એટ અલ પછી. આ બેક્ટેરિયા પર ઉપલબ્ધ તમામ માહિતીની વ્યાપક સમીક્ષા કરી, તેમને જાણવા મળ્યું છે કે સમુદ્રમાં પ્લાસ્ટિકની સમસ્યા પર નોંધપાત્ર અસર કરવા માટે વાતાવરણમાં આ સુક્ષ્મજીવાણુઓની હાલમાં કોઈ વ્યવહારુ ઔદ્યોગિક ઉપયોગિતા નથી. આને એવા તારણોને આભારી ગણી શકાય કે જેમાં પ્રયોગશાળા સેટિંગ્સમાં ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે ત્યારે પણ આ સુક્ષ્મજીવાણુઓ દ્વારા અધઃપતનનો દર ઓછો જોવા મળે છે. આથી, યુનિવર્સિટી ઓફ પોર્ટ્સમાઉથના સંશોધકો પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન કરવામાં વધુ કાર્યક્ષમ બનવા માટે આ બેક્ટેરિયાને આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયરિંગ કરવા પર કામ કરી રહ્યા છે. આનુવંશિક ઇજનેરી વૈજ્ઞાનિકો આનુવંશિક રીતે ઇજનેરી આઇડિઓનેલા સકાયન્સિસ પર કામ કરી રહ્યા છે જેથી પીઇટી પ્લાસ્ટિકને ઝડપી દરે તોડી શકાય જેથી પ્લાસ્ટિકને રિસાયકલ કરવામાં મદદ કરવા માટે તેને એક વ્યવહારુ વિકલ્પ બનાવી શકાય. પોર્ટ્સમાઉથ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ શોધ્યું છે કે MHETase નામના બીજા એન્ઝાઇમ સાથે PETase ને ભેળવીને એક "એન્ઝાઇમ કોકટેલ" બનાવવામાં આવ્યું છે જે PET પ્લાસ્ટિકને પહેલા કરતા 6 ગણા દરે ઘટાડે છે. બ્લૂમબર્ગ ક્વિકટેક દ્વારા કરવામાં આવેલી એક મુલાકાતમાં, પ્રોફેસર જ્હોન મેકગીહાને, જેમણે આ શોધ કરવા માટે પોર્ટ્સમાઉથ યુનિવર્સિટીની ટીમ સાથે કામ કર્યું હતું, એક એન્ઝાઇમ પાવડર બનાવવાની સંભાવના વિશે વાત કરી હતી જે પ્લાસ્ટિકને તેમના ઘટક ઘટકો, ઇથિલિન ગ્લાયકોલ અને ટેરેફ્થાલિક એસિડમાં તોડવા માટે પ્લાસ્ટિક રિસાયક્લિંગ સુવિધાઓમાં વિતરિત કરી શકાય છે. આ બિલ્ડિંગ બ્લોક્સનો ઉપયોગ પછી નવા પ્લાસ્ટિક બનાવવા માટે થઈ શકે છે, જે પ્લાસ્ટિકના રિસાયક્લિંગની વધુ કાર્યક્ષમ અને અસરકારક રીત બનાવશે. જો કે, હેલ્મહોલ્ટ્ઝ સેન્ટર ફોર એન્વાયર્નમેન્ટલ રિસર્ચના ડૉ. હર્મન જે. હેપીપર પ્લાસ્ટિકમાં જોવા મળતી બોન્ડની ઊંચી મજબૂતાઈને કારણે આને વ્યવહારુ વિકલ્પ તરીકે જોતા નથી. માઇક્રોબાયલ પર્યાવરણીય ઉપચાર પર કરવામાં આવી રહેલા સંશોધનનો બીજો મોટો ભાગ ચોક્કસ સૂક્ષ્મજીવાણુઓના જીનોમને તેમની ચયાપચય શક્તિ વધારવા માટે હેરફેર કરવાનો સમાવેશ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્યુડોમોનાસ પુટીડામાં, વૈજ્ઞાનિકોએ જી. એલ. સી. અને જી. એલ. સી. ડી. ઇ. એફ., ઓપેરોન કે જે ઉત્સેચકો માટે જનીન કોડિંગ ધરાવે છે જે માર્ગમાં ઝેરી મધ્યસ્થીઓને આગામી સબસ્ટ્રેટ્સમાં રૂપાંતરિત કરે છે, તેને ઓવરએક્સપ્રેસ કરવા માટે એક તાણ વિકસાવી છે. આનાથી ઇથિલિન ગ્લાયકોલ જેવા પ્લાસ્ટિક મોનોમર્સને મધ્યમ-સાંકળ-લંબાઈના પોલીહાઇડ્રોક્સીઅલ્કેનોએટ્સ (એમ. સી. એલ.-પી. એચ. એ.) જેવા ઉચ્ચ મૂલ્યના રસાયણોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં મદદ મળશે. કુદરતી બાયોપ્લાસ્ટિક તરીકે, પી. એચ. એ. માં કૃત્રિમ પ્લાસ્ટિક જેવા જ ગુણધર્મો હોય છે અને તે બાયોડિગ્રેડેબલ તેમજ બિન-ઝેરી હોય છે જે તેમને બાયોમેડિકલ કાર્યક્રમો માટે ઉપયોગી બનાવે છે. જો વધુ રાસાયણિક રીતે ઉત્પ્રેરિત કરવામાં આવે તો તેની ઉપયોગિતા હાઇડ્રોકાર્બન જેટ ઇંધણના ઉત્પાદન માટેની તેની ક્ષમતા સુધી વિસ્તરે છે. ઓશન કન્ઝર્વેટરી ગ્રૂપના જણાવ્યા અનુસાર, આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ બેક્ટેરિયાનો પણ સમુદ્રમાં વ્યવહારુ ઉપયોગ થતો નથી. ડૉ. નારાયણ માને છે કે દરિયાઈ ઇકોસિસ્ટમ્સમાં આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ બેક્ટેરિયાને મુક્ત કરવું બેજવાબદાર હોઈ શકે છે અને ઇકોસિસ્ટમ પર ઘણી નકારાત્મક આડઅસરો થઈ શકે છે. ઓશન કન્ઝર્વેટરી જૂથ જણાવે છે તેમ, પ્લાસ્ટિકની સમસ્યાનો ઉકેલ આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ બેક્ટેરિયામાં નથી, પરંતુ સમુદ્રમાં પ્લાસ્ટિકના ઇનપુટને ઘટાડે છે અને સંગ્રહ અને રિસાયક્લિંગના પ્રયત્નોમાં વધારો કરે છે. આ સંભવિત મર્યાદાઓને ધ્યાનમાં રાખીને, પ્લાસ્ટિકના અધઃપતન માટે ઇજનેરી સૂક્ષ્મજીવાણુઓના ફાયદા અને ગેરફાયદાઓની ઊંડી સરખામણી હાથ ધરવી જોઈએ. ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, પ્લાસ્ટિકના પર્યાવરણીય ઉપચારમાં એક સમસ્યા એ છે કે માત્ર 30 ટકા પ્લાસ્ટિક રિસાયકલ કરવા માટે એકત્રિત કરવામાં આવે છે. પ્રથમ સ્થાને કાર્યક્ષમ સંગ્રહ વિના, એન્ઝાઇમેટિક રિસાયક્લિંગનો ઊંચો ઊર્જા ખર્ચ કચરાના જથ્થા કરતાં વધુ બોજારૂપ હશે. બીજી સમસ્યામાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે આ વ્યાપક સ્તરે લાગુ ન થઈ શકે કારણ કે ઉત્સેચકોનું અર્ધ-જીવન ટૂંકું હોય છે તેથી ઇજનેરી સજીવો અસરકારક બનવા માટે લાંબા સમય સુધી ઉત્પ્રેરક રીતે સક્રિય ન રહી શકે. બીજી બાજુ, અણધારી એન્ઝાઇમ-પોલિમર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને ઠીક કરવા માટે, પ્લાસ્ટિક અને ઉત્સેચકો વચ્ચે 3-ડી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની કલ્પના કરવા માટે કોમ્પ્યુટેશનલ ટૂલ્સ જેવી નવી તકનીકોનો વિકાસ થયો છે. આમ, ઇજનેરી સુક્ષ્મજીવાણુઓ પ્લાસ્ટિકના ઉપચાર માટે આશાવાદી ઉકેલ તરીકે રહી શકે છે. અધઃપતન ઉત્પાદનોની ઝેરી અસર પી. એરુગિનોસા, સ્ટ્રેપ્ટોમાઇસીસ એસપી., એસ્પરગિલસ નાઇજર, સ્ટેફાયલોકૉકસ ઓરેયસ અને રાઇઝોપસ એસપી દ્વારા પોલિથીન બેગ અને કપના અધઃપતનની ઝેરી અસરને સમજવા માટે એક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ગેસ અગાઉ ઉલ્લેખિત બેક્ટેરિયા દ્વારા પોલિથીનની અધોગતિ પ્રક્રિયાની મુખ્ય આડપેદાશ છે. જો કે, પી. ઈ. બાયો-ડિગ્રેડેશનના આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થયેલા કણોની છોડના મૂળમાં પોલિસેકરાઇડ્સ, પ્રોટીન અને પોષક તત્ત્વોના ઉત્પાદન પર નકારાત્મક અસર પડી હતી. અસ્વલે દ્વારા કરવામાં આવેલા અન્ય એક અભ્યાસમાં બાયોડિગ્રેડેડ પોલિથીન છોડમાં બિયારણના અંકુરણને કેવી રીતે અસર કરે છે તેના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું. તેમાં જાણવા મળ્યું હતું કે બાયોડિગ્રેડેડ પોલિથીન બીજ અંકુરણની ટકાવારીમાં ઘટાડા સાથે સંકળાયેલું હતું, જે સૂચવે છે કે ભંગાણની આડપેદાશો બીજની તંદુરસ્તી પર નકારાત્મક અસર કરી શકે છે. ફૂડ વેબ બાયોમેગ્નિફિકેશન આકૃતિ 4 માં જોવામાં આવ્યું છે તેમ, ફૂડ વેબ બાયોમેગ્નિફિકેશન એ પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે જેના દ્વારા ટ્રોફિક સ્તરમાં વધારો થતાં અશુદ્ધિઓની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે. પ્લાસ્ટિકની દ્રષ્ટિએ, આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે પ્લાન્કટોન પ્લાસ્ટિક ખાય છે, ત્યારે માછલી પ્લાન્કટોન ખાય છે, અને મોટી માછલી તે માછલી ખાય છે, પ્લાસ્ટિકની માત્રા સૌથી મોટી માછલીમાં એકઠી થાય છે. તેથી, બેક્ટેરિયાના સ્તરે સિસ્ટમમાંથી પ્લાસ્ટિકને દૂર કરવાથી પ્લાસ્ટિકને મોટી માછલીઓમાં બાયોએક્યુમ્યુલેટિંગથી અટકાવી શકાય છે. જો કે, ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, આ બેક્ટેરિયા પ્લાસ્ટિકનું અધઃપતન કરવામાં ખૂબ કાર્યક્ષમ નથી, અને તેથી આ સમસ્યા પર નોંધપાત્ર અસર કરવાની ક્ષમતા ધરાવતા નથી. સંદર્ભો દરિયાઈ પ્રદૂષણ પ્લાસ્ટિકને તોડતા સજીવો