Gusjenice jedu polietilen. Znanstvenici su otkrili gusjenice koje jedu plastične vrećice

Znanstvenici su pronašli gusjenicu koja reciklira polietilen. Kako joj to uspijeva, nitko ne zna.

U znanstveni časopis Current Biology je objavio da gusjenice voskovog moljca očito mogu probaviti polietilen. A ne samo žvakati i ukloniti iz tijela prirodno, te prerađen u druge tvari. Znanstvenici su već poznavali slične organizme, ali svi oni vrlo sporo prerađuju polietilen. A stotinu gusjenica voštanog moljca može se nositi s 92 miligrama polietilena u 12 sati.

Polietilen je jedna od najčešćih vrsta plastike i koristi se uglavnom za pakiranje. Svake godine u svijetu se koristi oko trilijun plastičnih vrećica, a njihovo odlaganje predstavlja a ozbiljan problem. Dakle, u zemljama Europska unija samo četvrtina plastičnih vrećica se reciklira, 36 posto se spaljuje, a ljudi preostale vrećice jednostavno bacaju i time oštećuju okoliš.

Larva voskovog moljca (Galleria mellonella)

Ranije se vjerovalo da polietilen nije biorazgradiv jer ga nema u prirodi. Ipak, znanstvenici su više puta pronašli organizme koji su ga mogli preraditi. Tako se pokazalo da plijesni Penicillium simplicissimum u roku od tri mjeseca mogu djelomično iskoristiti polietilen prethodno tretiran dušičnom kiselinom. Kasnije su se pojavila izvješća da bakterija Nocardia asteroides “pojede” plastiku za četiri do sedam mjeseci, a bakterije koje žive u crijevima indijskog moljca (Plodia interpunctella) mogu razgraditi 100 miligrama polietilena za osam tjedana. Autori nove studije otkrili su da ličinke voskovog moljca Galleria mellonella mogu čak i brže iskoristiti polietilen, u roku od nekoliko sati.

Tijekom eksperimenta, nakon što su ličinke ostavljene same s plastičnom vrećicom, nakon 40 minuta na njoj su se počele pojavljivati ​​prve rupe. U 12 sati 100 ličinki je pojelo oko 100 miligrama plastike. Kako bi razumjeli kako su crvi probavili plastiku, znanstvenici su zdrobili nekoliko ličinki u mužaru i razmazali dobivenu pastu Plastični film i ostavio je nekoliko sati. Istraživači su analizirali "tretirani" polietilen pomoću Fourierove transformacije infracrvene spektroskopije. U spektrogramu se osim pikova karakterističnih za polietilen pojavio i pik koji odgovara etilen glikolu.

U kasnijim eksperimentima znanstvenici su otkrili da su gusjenice sposobne u potpunosti reciklirati polietilen. To je zbog prisutnosti posebnog enzima u njihovim tijelima, koji ili proizvode same gusjenice ili bakterije u njihovom probavnom sustavu.

Stručnjaci vjeruju da su gusjenice razvile sposobnost prerade polietilena po analogiji s mehanizmima prerade voska u košnicama. Sada se nadaju da će konačno izolirati tvar koja proizvodi željeni učinak, a potom je pokušati umjetno sintetizirati.

"Ovo bi otkriće moglo pomoći u rješavanju ogromne količine otpada koji se nakuplja na odlagalištima i u oceanu", rekao je za France-Presse jedan od autora studije, profesor Paolo Bombelli sa Sveučilišta u Cambridgeu. Polietilen predstavlja ozbiljan ekološki problem jer se u prirodnim uvjetima vrlo sporo razgrađuje.

Ali zar nitko nije razmišljao o tome što će jesti te namnožene gusjenice kad požderu svo smeće? Hoće li jesti polietilen koji nam treba kao što koloradske bube jedu krumpir?

izvori

MOSKVA, 25. travnja - RIA Novosti. Gusjenice običnog voskovog moljca, koje jedu vosak u pčelinjim košnicama, pokazalo se sposobnim jesti i probaviti polietilen i druge vrste plastike, što im omogućuje da se koriste za odlaganje otpada, navodi se u radu objavljenom u časopisu Current Biology. .

“Utvrdili smo da gusjenice obični insekti, veliki voskovi moljac, može razgraditi jednu od najotpornijih i kemijski najotpornijih plastičnih masa - polietilen. Planiramo ih prilagoditi kako bismo spasili Zemljine oceane i rijeke od onečišćenja česticama ovih materijala. To, međutim, ne znači da sad možete bacati smeće bilo gdje”, rekla je Federica Bertocchini sa Sveučilišta Cantabria u Santanderu (Španjolska).

Danas otprilike 300 milijuna tona plastičnog otpada svake godine završi na odlagalištima. većina koju mikrobi tla ne razgrađuju i koja ostaje gotovo netaknuta desecima pa i stotinama godina. Mnoge plastične čestice završe u svjetskim oceanima, gdje prodiru u želuce riba i ptica i često uzrokuju njihovu smrt.

Tijekom protekle dvije godine znanstvenici su otkrili nekoliko vrsta insekata čije ličinke izgleda mogu riješiti ovaj problem. Primjerice, prije dvije godine to su otkrili kineski biolozi najdraze jelo Mnogi posjetitelji kineskih restorana - gusjenice crva brašnara - mogu jesti polistirensku pjenu, PET i neke druge vrste plastike. Otkriće bakterija u njihovim crijevima koje mogu razgraditi plastiku dalo je prvu nadu za brzo čišćenje Zemlje od smeća.

Kako kaže Bertocchini, slučajno je uspjela pronaći " prirodni neprijatelj“ za najčvršću i najzastupljeniju plastiku – polietilen, brigu o pčelama u vašem vrtu.

Kad je nekoliko sati kasnije pogledala vrećicu, vidjela je da gusjenice nisu odustale, već su "nastavile banket" i počele jesti ne vosak, već polietilen. Takvi čudni apetiti insekata zainteresirali su Bertocchini, a mogu li se ličinke moljaca doista hraniti plastikom, provjerila je promatrajući njihovo ponašanje u laboratoriju.

Pokazalo se da je to doista tako te da moljci mogu pojesti polietilen rekordnom brzinom - u pola dana stotinjak gusjenica pojelo je gotovo 100 miligrama vrećice, što je tisuće puta više brzine razgradnja plastike uz pomoć bakterija i drugih insekata.

Kao što znanstvenici sugeriraju, tijelo gusjenice očito proizvodi poseban enzim koji razbija veze između karika polimernih molekula i pretvara ih u etilen glikol, alkohol otrovan za ljude. Slične veze prisutne su u polimernim molekulama koje čine pčelinji vosak, što može objasniti zašto su gusjenice moljaca tako aktivne u jedenju plastike.

Iako Bertocchini i njezini kolege ne znaju koje su molekule uključene u ovaj proces, planiraju uskoro otkriti tajne gusjenica. Ako se to može učiniti, tada se sintetička verzija njihovih enzima može koristiti za preradu plastičnog otpada i čišćenje Zemljine biosfere od antropogenog onečišćenja.

MOSKVA, 25. travnja - RIA Novosti. Gusjenice običnog voskovog moljca, koje jedu vosak u pčelinjim košnicama, pokazalo se sposobnim jesti i probaviti polietilen i druge vrste plastike, što im omogućuje da se koriste za odlaganje otpada, navodi se u radu objavljenom u časopisu Current Biology. .

"Otkrili smo da gusjenice običnih kukaca, velikog voskovog moljca, mogu razgraditi jednu od najpostojanijih i kemijski najjačih plastika - polietilen. Planiramo ih prilagoditi kako bi spasile oceane i rijeke Zemlje od onečišćenja česticama tih materijala To, međutim, ne znači da sada možete bacati smeće bilo gdje,” rekla je Federica Bertocchini sa Sveučilišta Cantabria u Santanderu (Španjolska).

Danas otprilike 300 milijuna tona plastičnog otpada završi na Zemljinim odlagalištima svake godine, od čega se većina ne razgrađuje od strane mikroba u tlu i ostaje gotovo netaknut desetcima ili čak stotinama godina. Mnoge plastične čestice završe u svjetskim oceanima, gdje prodiru u želuce riba i ptica i često uzrokuju njihovu smrt.

Tijekom protekle dvije godine znanstvenici su otkrili nekoliko vrsta insekata čije ličinke izgleda mogu riješiti ovaj problem. Primjerice, prije dvije godine kineski biolozi otkrili su da omiljeno jelo mnogih posjetitelja kineskih restorana - gusjenice crva brašnara - mogu jesti polistirensku pjenu, PET i neke druge vrste plastike. Otkriće bakterija u njihovim crijevima koje mogu razgraditi plastiku dalo je prvu nadu za brzo čišćenje Zemlje od smeća.

Kako kaže Bertocchini, slučajno je uspjela pronaći “prirodnog neprijatelja” za najčvršću i najobičniju plastiku - polietilen, dok je brinula o pčelama u svom vrtu.

Kad je nekoliko sati kasnije pogledala vrećicu, vidjela je da gusjenice nisu odustale, već su "nastavile banket" i počele jesti ne vosak, već polietilen. Takvi čudni apetiti insekata zainteresirali su Bertocchini, a mogu li se ličinke moljaca doista hraniti plastikom, provjerila je promatrajući njihovo ponašanje u laboratoriju.

Pokazalo se da je to doista tako te da moljci mogu jesti polietilen rekordnom brzinom - u pola dana stotinjak gusjenica pojelo je gotovo 100 miligrama vrećice, što je tisuće puta brže od brzine razgradnje plastike uz pomoć bakterija i drugih insekata.

Kao što znanstvenici sugeriraju, tijelo gusjenice očito proizvodi poseban enzim koji razbija veze između karika polimernih molekula i pretvara ih u etilen glikol, alkohol otrovan za ljude. Slične veze prisutne su u polimernim molekulama koje čine pčelinji vosak, što može objasniti zašto su gusjenice moljaca tako aktivne u jedenju plastike.

Iako Bertocchini i njezini kolege ne znaju koje su molekule uključene u ovaj proces, planiraju uskoro otkriti tajne gusjenica. Ako se to može učiniti, tada se sintetička verzija njihovih enzima može koristiti za preradu plastičnog otpada i čišćenje Zemljine biosfere od antropogenog onečišćenja.

Biolozi su došli do velikog otkrića. Ispada, pravilne gusjenice, koji se često uzgajaju kao mamac za ribe, imaju mnogo više vrijedna imovina. Oni mogu reciklirati polietilen, jednu od najtrajnijih i najčešće korištenih vrsta plastike, koja posvuda zasipa odlagališta otpada i svjetske oceane. Polietilen i polipropilen čine 92% svjetske proizvodnje plastike, uključujući 40% polietilena. Svake godine ljudi koriste i bacaju bilijun plastične vrećice.

Ove gusjenice su ličinke običnog kukca Galleria mellonella (velikog voskovog moljca). Životinja se smatra štetočinom jer polaže ličinke u košnice medonosnih pčela. Tamo se gusjenice hrane medom, polenom i voskom (otud i naziv moljac), oštećujući sve oko sebe: saće, leglo, rezerve meda, pogaču, okvire i izolacijski materijal košnica. Ali ipak, ove štetne gusjenice pronađene korisna primjena. Umjesto voska, mogu se hraniti plastičnim otpadom.

Plastika je jedan od najopasnijih materijala što se tiče otpada na planetu. Po kombinaciji prevalencije i trajanja prirodnog raspadanja gotovo mu nema premca. Usporedbe radi, papir se u prirodi razgrađuje od mjesec dana do tri godine, odjeća od vune - jedna godina, odjeća od prirodnih tkanina - dvije do tri godine, limenka- 10 godina, ali normalno plastična vrećica razgrađuje se za 100-200 godina. Među svim vrstama otpada, polietilen je drugi aluminijske limenke(500 godina), jednokratne pelene (300-500 godina) i staklene boce (više od 1000 godina).

U proteklih 50 godina proizvodnja plastike eksponencijalno je porasla. U zemljama EU, unatoč svim nastojanjima da se recikliranje otpada, do 38% plastike završi na odlagalištima, ostatak se reciklira (26%) ili spali (36%). Kada se spali ili zakopa na odlagalištu, polietilen stvara ozbiljno opterećenje okoliš Stoga znanstvenici intenzivno traže prihvatljive načine neškodljive razgradnje plastike. Korištenje izvrsnih gusjenica voskovog moljca odlična je opcija.

Znanstvenici procjenjuju da je stopa biorazgradnje polietilena od strane gusjenica voskovog moljca mnogo veća od one kod bakterija koje jedu plastiku, što je zabilježeno prošle godine. Te bakterije bi mogle pojesti 0,13 mg dnevno, a gusjenice proždiru materijal doslovno pred našim očima. Na gornjoj fotografiji možete vidjeti da smo s vrećicom napravili 10 gusjenica u samo 30 minuta.

Federica Bertocini kontaktirala je kolege s Odsjeka za biokemiju na Sveučilištu Cambridge – i zajedno su na neko vrijeme postavili eksperiment. Stotinjak gusjenica stavljeno je u običnu plastičnu vrećicu iz britanskog supermarketa. Rupe u vrećici počele su se pojavljivati ​​nakon 40 minuta, a nakon 12 sati masa plastike smanjila se za 92 mg!

Znanstvenici tek trebaju proučiti detalje biorazgradnje voska i plastike, ali čini se da gusjenice u oba slučaja razgrađuju iste kemijske veze između molekula (CH²−CH²) u tvari. Prema kemijskoj formuli i svojim svojstvima, vosak je polimer, nešto poput "prirodne plastike", a njegova struktura se ne razlikuje mnogo od polietilena.

Znanstvenici su proveli spektroskopsku analizu i provjerili kako gusjenice razgrađuju kemijske veze u polietilenu. Utvrdili su da je rezultat prerade etilen glikol, dihidrični alkohol, najjednostavniji predstavnik poliola. Analiza je pokazala da rupe na plastičnoj vrećici nisu rezultat jednostavnog mehaničkog žvakanja materijala, već da zapravo postoji kemijska reakcija i biorazgradnja materijala. Kako bi bili 100% sigurni u to, biolozi su proveli znanstveni eksperiment: zgnječili su gusjenice u pire i pomiješali ga s plastičnim vrećicama. Rezultat je bio identičan - nestao je dio plastike. Ovo je najuvjerljiviji dokaz da gusjenice ne jedu samo plastiku, već je probavljaju u etilen glikol. Kemijska reakcija događa negdje u probavnom traktu životinje - to mogu biti žlijezde slinovnice ili simbiotske bakterije u jednjaku. Odgovarajući enzim još nije identificiran.

Glavni autor znanstveni rad Paolo Bombelli je uvjeren da ako se kemijski proces provodi pomoću jednog enzima, tada je sasvim moguće reproducirati taj proces korištenjem biokemijskih metoda u velikoj mjeri. “Ovo bi otkriće moglo biti važna sredstva da se riješimo polietilenskog otpada nakupljenog na odlagalištima i u oceanu,” kaže.

Znanstveni rad objavljen je 24. travnja 2017. u časopisu Current Biology.

U eksperimentu s bakterijama, film od 1 cm² bakterije Ideonella sakaiensis obradio je 0,13 mg polietilen tereftalata (PET) dnevno.