Исследователи работают над манипулированием пищеварительной системой восковых молей, чтобы создать масштабируемый способ утилизации пластика.
Личинки восковой моли (Galleria mellonella). Getty Images Сохранить эту историю Сохранить эту историю
Пластик, необходимый для современной жизни, недорог, прочен и универсален, но его сложно утилизировать, и он оказывает серьёзное воздействие на окружающую среду. Полиэтилен, в частности, является самым распространённым пластиком в мире: ежегодно в мире используется более 100 миллионов тонн. Поскольку его разложение может длиться десятилетиями, а сам процесс может наносить вред дикой природе и превращаться в опасный микропластик, его утилизация является актуальной проблемой для человечества.
В 2017 году европейские исследователи обнаружили потенциальное решение. Личинки восковой моли, широко известные как восковые черви, способны расщеплять полиэтилен в своём организме. Восковые черви с древних времён считались вредителями, поскольку паразитируют в пчелиных ульях, питаясь пчелиным воском. Однако теперь мы знаем, что они также спонтанно питаются полиэтиленом, имеющим схожую химическую структуру.
«Около 2000 личинок восковой моли могут разложить целый полиэтиленовый пакет всего за 24 часа, хотя мы считаем, что совместное добавление стимуляторов питания, таких как сахар, может значительно сократить численность червей», — заявил в пресс-релизе доктор Брайан Кассоне, профессор биологии Университета Брэндона в Канаде. Кассоне и его команда исследуют, как этих насекомых можно использовать для борьбы с пластиковым загрязнением. «Понимание биологических механизмов и последствий биодеградации пластика для их приспособленности — ключ к использованию личинок восковой моли для крупномасштабной очистки от пластика», — говорит он.
В предыдущих экспериментах Кассоне и его команда точно выяснили, как личинки восковой моли расщепляют полиэтилен. Чтобы понять механизм их пищеварения, команда Кассоне кормила личинок восковой моли полиэтиленом в течение нескольких дней и наблюдала за метаболическими процессами насекомых и изменениями в их кишечнике. Они обнаружили, что по мере того, как личинки восковой моли поедали полиэтилен, их фекалии разжижались и содержали гликоль в качестве побочного продукта.
Однако, когда кишечные бактерии насекомых подавлялись введением антибиотиков, количество гликоля в их фекалиях значительно снижалось. Это показало, что расщепление полиэтилена зависит от кишечной микрофлоры личинок восковой моли.
Команда также выделила бактерии из кишечника восковых личинок, а затем культивировала штаммы, способные выживать, используя полиэтилен как единственный источник питания. Среди них был штамм Acinetobacter, который выживал более года в лабораторных условиях и продолжал разлагать полиэтилен. Это показало, насколько устойчива и устойчива кишечная микрофлора восковых личинок к разложению пластика.
Однако на самом деле, когда дело доходит до потребления пластика, кишечные бактерии работают не в одиночку. Исследователи провели генетический анализ насекомых и обнаружили, что у личинок восковой моли, питавшихся пластиком, наблюдалась повышенная экспрессия генов, связанных с метаболизмом жиров. После кормления пластиком у личинок восковой моли, как и следовало ожидать, наблюдалось увеличение жировой прослойки. Вооруженные кишечными бактериями, перерабатывающими пластик, личинки могут расщеплять пластик и превращать его в липиды, которые затем накапливаются в их организме.
Однако диета, состоящая исключительно из пластика, не обеспечила восковым червям долгосрочного выживания. В своём последнем эксперименте учёные обнаружили, что восковые черви, продолжавшие питаться только полиэтиленом, погибали в течение нескольких дней и значительно теряли вес. Это показало, что восковым червям сложно непрерывно перерабатывать полиэтиленовые отходы. Однако исследователи полагают, что создание источника пищи, способствующего поступлению полиэтилена, позволит восковым червям поддерживать жизнеспособность на пластиковой диете и повысить эффективность их разложения.
Заглядывая в будущее, команда предлагает две стратегии использования способности восковых личинок потреблять пластик. Одна из них — массовое производство восковых личинок, питающихся полиэтиленом, обеспечивая их необходимыми питательными веществами для долгосрочного выживания, а затем интегрировать их в циклическую экономику, используя самих насекомых для утилизации пластиковых отходов. Другая стратегия — перепроектировать путь разложения пластика восковыми личинами в лабораторных условиях, используя только микроорганизмы и ферменты, и таким образом создать способ утилизации пластика, не требующий участия самих насекомых.
При разведении насекомых побочным продуктом будет большое количество биомассы насекомых — бесчисленных личинок, выкормленных пластиком. Их потенциально можно превратить в высокопитательный корм для аквакультуры, поскольку, по данным исследовательской группы, насекомые могут стать хорошим источником белка для промысловой рыбы.
Источник: www.wired.com
