ポリ乳酸にゅうさんは、「せいぶんかいせい」と よばれる ことも ある プラスチックです。

でも、ふつうの つちの なかでは、すぐには なくなりません。ねつと しめりけが たりないと、びせいぶつが たべられる ちいさな かたちまで、くずれて くれないからです［1］。

ところが、こうぼの なかまが この かべを こえる という ほうこくが あります。どんな こうぼなのでしょう。

ポリ乳酸は、工業用のコンポストのような、温度60℃以上・湿度60%以上の高温多湿な環境なら、まず水と反応して小さな分子になります。その小さな分子を、微生物が分解していきます［1］。

ところが、常温の土や海のような低温の環境では、この最初の段階がほとんど進みません。「生分解性」という言葉は、どこでも分解するという意味ではなく、条件つきなのです［1］。

この「条件」を、常温のまま飛びこえる生きものが見つかりました。それは、イネの葉の上にいました。

PLAの生分解は、高分子鎖がいったん低分子まで加水分解されてから、微生物に取りこまれて進む。この加水分解には、60℃以上・湿度60%以上の工業用コンポストのような条件が要り、常温の土壌や海洋環境ではほとんど進まない［1］。「生分解性」の表示は条件つきの性質であり、環境を問わないわけではない。

だから、常温で分解できる生物の側の仕組みが注目される。その候補が、植物の葉の表面にすむ酵母だった。

いねの はや もみがらの うえには、こうぼが すんで います。この こうぼの なかまの いくつかの かぶが、30℃で、せいぶんかいせい プラスチックの フィルムを つよく くずしました［2］。

けんきゅうする ひとは、さいしょから この こうぼを ねらって いました。はっぱの おもてを つつむ「クチン」が、せいぶんかいせい プラスチックに にて いるからです。どちらも「エステルけつごう」で つながり、へやの おんどで かたい ものです［2］。

こうぼが はっぱの ものを とかす どうぐを もって いれば、にた プラスチックにも きくかもしれません。そう かんがえたのです。

植物の葉は、表面をクチンという物質でおおっています。研究者は、クチンの化学構造が生分解性プラスチックによく似ていることに目をつけました。どちらも、有機酸がエステル結合でつながっていて、室温では固体です［2］。

そこで、予想が立ちました。葉の表面にすむ微生物が、クチンを分解する酵素（クチナーゼやリパーゼ）を持っているなら、似た構造のプラスチックも分解できるのではないか、というものです［2］。

実際、イネの葉やもみ殻から分けとった酵母 Pseudozyma antarctica の株は、30℃で、PBSやPBSAという生分解性プラスチックのフィルムを強く分解しました［2］。

ここで注意したいのは、酵母がプラスチックを食べるために進化したわけではないことです。葉の表面の物質を分解する酵素が、似た構造のプラスチックにも効く、という説明にとどまります。では、その酵素はどんなものなのでしょう。

報告によれば、研究者は、植物表面のクチンと生分解性プラスチックの化学構造の類似に着目した。どちらもエステル結合でつながった、室温で固体の有機酸の重合体である。そこで、葉面微生物がクチナーゼやリパーゼを持つなら、プラスチックも分解できるはずだと予想した［2］。

結果は予想どおりで、イネの葉やもみ殻から得たP. antarcticaの株は、30℃でPBS・PBSAのフィルムを強く分解した［2］。ただし、酵母が「プラスチックを分解するために進化した」と読むのは正しくない。葉の表面の物質を切る酵素の性質が、構造の似たプラスチックにも及ぶ、という説明にとどめるべきである。

では、その酵素の正体は何か。

こうぼが だす どうぐは、PaEと いう こうそです。とても ちいさな タンパクしつで、クチンを きる こうそに にて いると いわれます［2］。

はさみで ひもを きる ところを おもって ください。PaEは、プラスチックの ながい ひもの とちゅうを、あちこち きって いきます［3］。ただし ほんとうは、はさみでは なく、くすりの ような はたらきを する たんぱくしつです。

きられた ひもは みじかく なります。みじかく なると、ほかの いきものが たべやすく なります。

PaEは、クチナーゼによく似た、小さなタンパク質の酵素です。電気泳動で測った大きさは約22kDaで、配列から計算した予想値は約20kDaです。数値が少しちがうのは、測り方がちがうためです［2］。

PaEの仕事は、プラスチックの長い鎖のエステル結合を、途中のあちこちでランダムに切ることです［3］。長い鎖を、短い鎖にしていくイメージです。ただし本当は、はさみのような刃ではなく、化学反応を助けるタンパク質が働いています。

PBS、PBSA、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸のような固体のフィルムが、この酵素の標的になります［2］。短くなった鎖は、ほかの生きものが利用しやすい大きさに近づきます。

ところが、ポリ乳酸には、PaEでも手を焼く姿があります。

PaEは、クチナーゼ様エステラーゼである。報告では、198アミノ酸の酵素で、遺伝子配列から予想される分子量は約20,362、電気泳動の見かけの分子量は約22kDaとされる［2］。2つの値は測定法がちがうため、1つの数に混ぜない。

作用は、ポリエステル鎖のエステル結合を、鎖の途中でランダムに切る形式である［3］。途中で切るため、鎖は次第に短くなる。基質には、PBS・PBSA・ポリカプロラクトン・ポリ乳酸などの固体フィルムが挙げられている［2］。

ところが、同じポリ乳酸でも、フィルムの状態で結果が分かれる。

ポリ乳酸にゅうさんの ひもは、きれいに ならんで かたまった ぶぶんと、ばらばらに からまった ぶぶんが あります。ならんだ ぶぶんを「けっしょう」と いいます。

PaEが きれると ほうこくされて いるのは、けっしょうに なって いない ほうです［4］。

けっしょうに なった ポリ乳酸にゅうさんの フィルムは、PBSAの フィルムの 1000ぶんの 1ぐらいの はやさでしか くずれませんでした［3］。ほとんど、くずれないのと おなじです。

だから、「ポリ乳酸にゅうさんが ぜんぶ すぐ なくなる」とは いえません。

PaEが分解できると報告されているのは、結晶になっていない（非結晶の）ポリ乳酸です［4］。

一方、結晶になったポリ乳酸のフィルムは、PBSAのフィルムの約1000分の1ほどの速さでしか分解されませんでした［3］。この試験の条件では、分解がとても遅い結果です。比べた相手は、PBSAのフィルムです。

だから、「常温でポリ乳酸を分解する酵母がいる」という言い方には、注意が必要です。どんなポリ乳酸も速く分解する、という意味ではありません。結晶部分には、まだ大きな壁があります。

それでも、この酵素が実際の畑で使えるかどうか、試した人たちがいます。

PaEが分解することが示されているのは、非晶質（アモルファス）のポリ乳酸である［4］。これに対し、結晶化したPLAフィルムの分解速度は、PBSAフィルムの約1/1000程度と報告されている［3］。比較相手がPBSAである点に注意する。

したがって、「PaEは常温でPLAを分解する」という要約は不正確である。分解できるのは非晶質部分で、結晶部分は実質的に分解されにくい。また、PLAに対する分解の温度条件については、30℃のPBS・PBSAの結果と分けて読む必要がある［2］。

限界を踏まえたうえで、農業現場の実験は何を示したのか。

はたけでは、くさを おさえる ために、プラスチックの フィルムを しくことが あります。しごとが おわった あと、この フィルムを あつめるのは たいへんです。

そこで、こうぼを そだてた えきを、フィルムに スプレーしました。つぎの ひ、はたけを たがやして、のこった フィルムの かけらを しらべると、ちいさく かるく なって いました［5］。

おんどが ちがう はつなつと あきぐちの 2かいでも、ききめが ありました［3］。ただし これは、せいぶんかいせい マルチフィルムでの はなしで、ポリ乳酸にゅうさんの はなしでは ありません。

農業では、雑草をおさえるために畑に敷くマルチフィルムがあります。研究チームは、使い終わるタイミングに合わせて、酵母の酵素でフィルムを弱らせる技術を開発しています［7］。

畑にしいたPBAT入りの市販のフィルムに、酵母の培養液をこした液をスプレーして、翌日に耕しました。すると、残ったフィルム片の大きさと重さが、大きく減ったと報告されています［5］。

試験は、初夏（約31℃）と秋口（約14℃）の2つの温度で行われ、どちらの条件でも、酵素液をまいた翌日にフィルムの強度が下がりました。耕したあとに回収した断片は小さくなり、全体の重さも減りました［3］。ただし、これは生分解性のマルチフィルムでの結果です。ポリ乳酸を14℃で分解したという意味ではありません。

では、こうした酵素液は、どうやって作り、どれくらい持つのでしょうか。

農研機構と産総研などの研究は、フィルムが畑に敷かれたまま、耕うんする時期に合わせて分解させる技術として、イネ由来の酵母の酵素を開発している［7］。

実験室での試験では、PBAT入りの市販マルチフィルムの高分子鎖をPaEがランダムに切り、表面が侵食された［5］。野外では、培養ろ液を散布して翌日に耕うんすると、フィルムの強度が下がり、残存フィルム片の大きさと総重量が有意に減った［5］。初夏（約31℃）と秋口（約14℃）の両条件で有効性が確認された［3］。

対象は生分解性マルチフィルム（PBAT入りなど）であり、PLAではない。14℃の結果をPLA分解に持ちこむことはできない。では、実用の酵素液はどう作るのか。

こうそは、こうぼを そだてた えきの なかに あります。えきを 20%の エタノールに すると、へやの おんどで 6か月 いじょう おいても、はたらく ちからの 6わりぐらいが のこりました。びせいぶつも ふえませんでした［6］。

もう ひとつ、こうぼ じしんの タンパクしつを きる はたらきで、PaEが こわれて しまう ことも わかりました。この はたらきを もつ いでんしを こわした こうぼでは、2にち ちかく たっても 94%、のこりました。ふつうの こうぼでは 55%でした［4］。

酵素液をそのまま置いておくと、傷んだり、微生物が増えたりします。そこで、培養液を20%のエタノールにした酵素液を調べると、常温で6か月以上たっても、はたらく力の約60%が残り、微生物も増えませんでした。酵母そのものは、20%以上のエタノールでは増える力を完全に失いました［6］。

もう1つの問題は、PaEが培養液の中で、酵母が出すタンパク質分解酵素に壊されることです。25℃・48時間で、ふつうの酵母の培養液では活性が約55%まで下がりました。そこで、このタンパク質分解酵素の遺伝子2つを壊した株を使うと、94%が残りました［4］。

こうした工夫を重ねると、畑でフィルムを弱らせる液を、現実的に作れる見通しが立ちます。

実用化には、安定した供給と保存が要る。培養液を20%エタノールにした酵素液は、常温で6か月以上、初期活性の約60%を保ち、微生物の増殖も見られなかった。一方、酵母自体は20%以上のエタノールで増殖能を失った［6］。

もう1つの課題は、酵素の自己分解に近い現象である。培養液中でPaEは酵母のプロテアーゼに壊され、25℃・48時間で野生型は活性が約55%に低下した。プロテアーゼ2遺伝子（A・B）を破壊した株は、94%を保った［4］。

ただし、これらは培養液中の酵素活性の値で、野外の分解性能を直接示すものではない。

今日できること

うちに ある プラスチックの ふくろや カップの うらを 見て、「PLA」や「せいぶんかいせい」と かいて ないか、さがして みましょう。見つけたら、「ここでは すぐには なくならない のかな」と かんがえて みます。

出かけてできること

はたけの ちかくを とおるとき、くさを おさえる フィルムが しいて ないか 見て みましょう。はたけには はいらず、とおくから 見ます。

こうしきの じょうほう

のうけんきこうと さんそうけんの ホームページに、この けんきゅうの せつめいが のって います。

今日できること

家にあるプラスチックの袋やカップの裏を見て、「PLA」や「生分解性」と書かれたものがないか探してみましょう。見つけたら、それが「常温の土でもすぐ消える」のか、「条件がそろえば分解する」のか、書かれた条件を読んでみてください。

出かけてできること

畑のそばを通るとき、雑草をおさえる黒いフィルムが敷かれていないか見てみましょう。畑には入らず、道から眺めます。

公式情報

農研機構と産総研のウェブサイトに、この研究の紹介があります。論文の抄録は無料で読めるものもあります。

今日できること

身近なプラスチック製品の材質表示（PLA、PBAT、PBSなど）を調べ、各素材の「分解の条件」が何と書かれているかを比べる。表示の根拠が、60℃以上のコンポストなのか、常温の土なのかを確かめたい。

出かけてできること

畑のそばで、マルチフィルムの敷設状況を遠くから観察し、使い終わった後の扱いを考える。畑には立ち入らない。

公式情報

農研機構と産総研のプレスリリース、およびAMB Express 2011、PLoS ONE 2021、Scientific Reports 2023の各論文の抄録を読み、PLAとPBAT・PBSAのどれが対象かを、研究ごとに表にして確かめるとよい。