Исследователи из Канады провели углубленное изучение кишечного микробиома гусениц большой восковой моли (Galleria mellonella). Эти уникальные личинки демонстрируют удивительную способность потреблять и метаболизировать полиэтилен — основной материал для производства пластиковых пакетов. Ученым удалось не только идентифицировать специфические бактерии, ответственные за переваривание пластика, но и обнаружить любопытный побочный продукт этого процесса — выделение этиленгликоля, одного из видов спиртовых соединений.
Научная группа из Университета Брэндона (Канада) сфокусировала свои усилия на изучении гусениц большой восковой моли, известных также как «большие русалки». Эти организмы обладают природной способностью усваивать полиэтилен, один из самых распространенных и проблемных видов пластика. Результаты своей работы, подробно описывающей механизмы и последствия этого процесса, исследователи опубликовали в авторитетном научном журнале Proceedings of the Royal Society B.
Биологическое решение глобальной проблемы пластиковых отходов
Пластиковое загрязнение превратилось в одну из самых острых экологических проблем современности. Отходы из пластика не только заполняют свалки, но и проникли в водные экосистемы по всей планете — от рек до глубин океанов. Ежегодно миллионы тонн пластикового мусора попадают в окружающую среду, где под воздействием солнечного света и механического движения постепенно распадаются на микроскопические частицы, известные как микропластик. Эти частицы уже обнаружены в пищевых цепях и даже в организме человека.
Ученые на протяжении десятилетий ищут эффективные способы борьбы с этим загрязнением, поскольку простые запреты на производство не находят поддержки ни у промышленности, ни у потребителей. Даже если производство будет остановлено, уже существующий в природе пластик никуда не денется. Поэтому ключевым направлением исследований стал поиск методов ускорения естественного разложения пластиковых материалов. В рамках этого направления особый интерес представляют биологические организмы, такие как изученные канадскими учеными личинки.
Первый прорыв в этой области был сделан еще в 2017 году испанскими исследователями, которые обнаружили, что гусеницы большой восковой моли могут переваривать полиэтилен. Это открытие сразу же указало на огромный потенциал использования этих организмов для переработки пластиковых отходов, особенно учитывая, что полиэтилен используется для изготовления повсеместно распространенных пластиковых пакетов.
Природная способность гусениц разлагать этот материал, для естественного распада которого требуется более ста лет, объясняется их образом жизни.
Обратите внимание: Почему Коннор МакГрегор лучший менеджер по продукту, чем вы.
Самки моли откладывают яйца непосредственно в пчелиные ульи. Вылупившимся гусеницам, чтобы добраться до меда, необходимо прогрызать соты из пчелиного воска. Вероятно, ферменты и бактерии, развившиеся для расщепления сложных соединений воска, оказались эффективны и против химически схожих связей в полиэтилене.Эксперименты с личинками-переработчиками
Доктор Кристоф Лемуан и доктор Брайан Кассон из Университета Брэндона в ходе экспериментов установили, что личинки большой восковой моли способны активно потреблять пластик, но лишь в течение ограниченного периода — около недели. В эксперименте 60 гусениц смогли переработать пластиковую пленку площадью примерно 30 квадратных сантиметров, причем наибольшая активность наблюдалась в первые несколько дней, после чего эффективность значительно снижалась.
Важнейшей частью исследования стала изоляция и изучение специфических кишечных бактерий гусениц. Эти микроорганизмы, по данным ученых, способны выживать, питаясь исключительно пластиком, на протяжении целого года в лабораторных условиях. Однако ключевой вывод заключается в том, что сами по себе бактерии разлагают пластик крайне медленно.
«Известно, что существуют бактерии, способные потреблять пластик, но в изолированной культуре этот процесс протекает очень неторопливо», — пояснил доктор Лемуан. «Когда мы дали гусеницам антибиотики, чтобы подавить их кишечную микрофлору, их способность разрушать пластик резко снизилась. Это указывает на существование синергии — взаимовыгодного сотрудничества между бактериями и организмом гусеницы, которое многократно ускоряет деградацию пластика», — добавил ученый.
Этиленгликоль: неожиданный результат биоразложения
Анализ кишечного микробиома гусениц, которых кормили исключительно полиэтиленом, показал значительный рост популяций именно тех бактерий, которые участвуют в разложении пластика. Это свидетельствует о том, что такая диета является благоприятной для данных микроорганизмов. Но самым неожиданным открытием стало обнаружение побочного продукта метаболизма — этиленгликоля. Это вещество относится к классу спиртов, однако для человека оно крайне токсично и его употребление может привести к летальному исходу.
«Звучит почти фантастически: гусеницы, поедающие наш пластиковый мусор, производят спирт. В каком-то смысле это действительно так, — прокомментировал доктор Кассоне. — Конечно, масштабы пластикового загрязнения настолько глобальны, что просто выпустить на свалку армию гусениц не является решением. Однако если мы досконально поймем принципы взаимодействия между бактериями и организмом-хозяином, а также условия, максимизирующие эффективность этого симбиоза, мы сможем создать на этой основе передовые биотехнологические инструменты. Такие инструменты в будущем могут быть использованы для очистки окружающей среды от пластика и микропластика».
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Гусеницы поедающие пластик выделяют спирт, как побочный продукт?.