Гусеница, поедающая пластиковые пакеты, может стать биоразлагаемым решением проблемы загрязнения пластиком
Учёные обнаружили, что гусеница, коммерчески разводимая для рыболовной наживки, способна биодеградировать полиэтилен — один из самых прочных и широко используемых пластиков, часто засоряющий свалки в виде пластиковых пакетов.
Восковая моль (личинка насекомого Galleria mellonella, большой восковой моли) — бич пчелиных ульев по всей Европе. В дикой природе черви живут как паразиты в пчелиных колониях. Моли откладывают яйца внутри ульев, где личинки вылупляются и питаются пчелиным воском — отсюда и название.
Случайное открытие произошло, когда один из членов научной группы, Федерика Бертоккини (любитель-пчеловод), удаляла этих паразитов из сот в своих ульях. Червей временно поместили в обычный пластиковый пакет, который вскоре оказался испещрён дырками.
Бертоккини из Института биомедицины и биотехнологии Кантабрии (CSIC, Испания) совместно с коллегами Паоло Бомбелли и Кристофером Хау из отдела биохимии Кембриджского университета провела хронометрированный эксперимент.
Около сотни восковых червей поместили в пластиковый пакет из британского супермаркета. Дыры начали появляться уже через 40 минут, а через 12 часов масса пластика уменьшилась на 92 мг.
Учёные заявляют, что скорость деградации чрезвычайно высока по сравнению с другими недавними открытиями, такими как бактерии, о которых сообщалось в прошлом году и которые разлагают некоторые пластики со скоростью всего 0,13 мг в день.
«Если за этот химический процесс отвечает единственный фермент, его воспроизводство в больших масштабах с помощью биотехнологических методов должно быть достижимо», — сказал Паоло Бомбелли из Кембриджа, первый автор исследования, опубликованного в журнале Current Biology.
Полиэтилен широко используется в упаковке и составляет 40% общего спроса на пластиковые изделия в Европе, где до 38% пластика выбрасывается на свалки. Во всём мире ежегодно используется около триллиона пластиковых пакетов.
Пластик, как правило, чрезвычайно устойчив к разложению, и даже когда он распадается на мелкие части, они засоряют экосистемы, не разлагаясь. Экологический ущерб огромен.
Однако природа может дать ответ. Пчелиный воск, которым питаются черви, состоит из высокоразнообразной смеси липидных соединений: строительных блоков живых клеток, включая жиры, масла и некоторые гормоны.
Хотя молекулярные детали биодеградации воска требуют дальнейшего изучения, исследователи полагают, что переваривание пчелиного воска и полиэтилена, вероятно, включает разрыв аналогичных типов химических связей.
«Воск — это полимер, своего рода "природный пластик", и его химическая структура не сильно отличается от полиэтилена», — говорит Бертоккини из CSIC, ведущий автор исследования.
Исследователи провели спектроскопический анализ, который показал разрыв химических связей в пластике. Анализ показал, что черви превращают полиэтилен в этиленгликоль — несвязанные «мономерные» молекулы.
Чтобы подтвердить, что дело не просто в механическом пережёвывании, команда измельчила часть червей и нанесла полученную массу на полиэтиленовые пакеты, получив аналогичный результат.
«Гусеницы не просто едят пластик, не изменяя его химический состав. Мы показали, что цепи полимера в полиэтиленовом пластике фактически разрываются восковыми червями», — сказал Бомбелли.
По мере выяснения молекулярных деталей процесса исследователи говорят, что это можно будет использовать для разработки биотехнологического решения в промышленных масштабах для утилизации полиэтиленовых отходов.
«Мы планируем реализовать это открытие в жизнеспособный способ избавления от пластиковых отходов, работая над решением, чтобы спасти наши океаны, реки и всю окружающую среду от неизбежных последствий накопления пластика», — добавила Бертоккини.