Бактерії перетворять сині джинси в "зелені"
Вони можуть бути вибіленими порваними і потертими, але от чого практично ніколи не побачиш на джинсах, так це зелені. І ми говоримо зовсім не про відтінку тканини.
Зміст
Сині джинси набувають свій характерний колір завдяки барвнику під назвою індиго. У процесі його виробництва використовуються хімікати, які здатні забруднювати воду і шкодити здоров'ю риби. Вчені у зв'язку з цим вирішили шукати більш безпечні для навколишнього середовища, тобто більш «зелені», методи. Один з інноваційних підходів пропонує використовувати особливі бактерії, щоб виготовляти індиго. Ці мікроорганізми так само, як і живі рослини, виробляють індиго в ході цілком природних хімічних перетворень.
Трохи історії
Тисячоліттями майстри з виготовлення тканин використовували насичено-синій барвник, отриманий з індігофери – рослини, що відноситься до сімейства бобових. Але мати-природа зробила так, що добути індиго не зовсім просто. Здорові рослини практично не виробляють синій пігмент. У них зелене листя, і виглядають вони так само, як і інші трави.
Отже, в листі індігофери немає індиго, зате міститься споріднений компонент. Він міститься всередині молекули цукру і потрібен для того, щоб створювати безбарвні молекули речовини під назвою "индикан". При порушенні цілісності листя даний компонент вивільняється і отримує можливість реагувати з киснем, що містяться в повітрі. А це прямий шлях до отримання бажаного індиго.
Люди довгий час отримували барвник з рослин. Але з часом попит на індиго зростав, а разом з ним все активніше йшли дослідження вчених. На початку 1800-х років німецькими вченими був відкритий спосіб отримання індиго з хімічних компонентів в лабораторії. Цей підхід, що не вимагає використання рослинної сировини, виявився швидшим і дозволив повною мірою задовольняти потреби великих текстильних фабрик в барвнику. Сьогодні підприємства використовують до 36000 кг індиго в рік – і це тільки для виробництва синіх джинсів. Для порівняння: 36000 кг – це приблизний вага 6000 африканських слонів!
Інша сторона медалі
Відходи хімічного виробництва барвника, м'яко сказати, некорисні для навколишнього середовища. Більшість підприємств розташовуються в безпосередній близькості до водойм. Індиго погано розчиняється у воді, тому у виробництві задіяні додаткові хімікати, що допомагають впоратися з цією проблемою. Ці речовини трансформують індиго так, щоб останній міг легко розчинятися у воді. Але й після цього перетворення може легко піти у зворотний бік. Отже, стабілізаторів потрібно дуже багато. Вони настільки їдкі, що викликають корозію металевих труб, не кажучи вже про негативний вплив на якість води і здоров'я її мешканців.
Рішення проблеми
Вченими були проведені експерименти з використанням індікана, про який вже було сказано вище. Виявилося, що він відповідає всім вимогам, які пред'являються до барвнику: розчинність у воді, стабільність. І хоча спочатку индикан НЕ синього кольору, потрібно лише одна реакція із застосуванням ензимів, щоб перетворити речовина в той самий барвник індиго.
Отже, було прийнято рішення задіяти бактерії в процесі отримання індікана. Можливості сучасної генетичної інженерії такі, що вченим вдається легко вбудувати окремі елементи в ДНК бактерій. У результаті колонії мікроорганізмів перетворюються на своєрідні фабрики з виробництва величезних обсягів індікана. Далі отриманим речовиною просочують тканину, а потім піддають її обробці ензимами. Вуаля! Матеріал набуває характерний синій колір, оскільки индикан перетворюється на індиго.
Простіше сказати, ніж зробити
На першому етапі необхідно виділити з рослин ензим, який бере участь у виробленні індікана. Для цього було зібрано 200 грамів листя індігофери, їх перетворили на кашку і виділили з неї протеїни. Матеріал досліджували на активність в реакціях з цукрами. Усім вимогам відповідав ензим глюкосілтрансфераза.
Далі була досліджена генетика рослини. Вчені шукали ту частину ДНК, яка відповідає за синій колір. Вона була знайдена і вбудована в ДНК бактерій. Після цього мікроорганізми виявилися здатні виробляти индикан.
Наступний етап – це нанесення індікана, створеного бактеріями, на тканину, а також додавання ензиму, який запускає перетворення індікана в індиго. Буквально через кілька хвилин тканина набуває синій колір!
Влітку 2015 ця трансформація була представлена на науковій конференції в Бостоні. Експерти були захоплені. Один із співробітників Інсбрукського університету (Австрія) сказав про те, що результати не просто вражаючі, а дивовижні.
Суперечливі оцінки
Але не все так однозначно. І цей підхід може бути небезпечний для навколишнього середовища. Прореагували молекули індікана потраплятимуть у стічні води, а звідти – у ріки й озера. У водоймах вони стануть їжею для мікроорганізмів. Поглинаючи индикан, мікроорганізми будуть рости і розмножуватися, а значить, їм потрібно буде дедалі більше кисню. А звідки його брати, як не з води? У результаті риба та інші мешканці водойм почнуть відчувати нестачу кисню. Крім того, від водойм, у яких розмножилися мікроорганізми, виходить дуже неприємний запах.
Але головна перешкода для використання цього «зеленого» методу забарвлення тканин на масових виробництвах – низька ефективність. Потрібно робота колонії бактерій обсягом приблизно 18 літрів, щоб пофарбувати одну пару джинсів. А якщо врахувати, що американці купують більше 450 мільйонів пар джинсів на рік, то робітники текстильних фабрик просто потонуть у бактеріях!
Але ж це тільки початок. Можливо, з часом вчені знайдуть спосіб впоратися і з цими проблемами.