Kanadyjscy naukowcy przebadali mikrobiom jelitowy gąsienic barciaka większego. Larwy te są w stanie konsumować i metabolizować polietylen, z którego wytwarzane są m.in. plastikowe reklamówki. Uczeni zidentyfikowali bakterie zaangażowane w trawienie plastiku. Odkryli również, że gdy gąsienice żywią się tworzywem sztucznym, wydalają glikol etylenowy, rodzaj alkoholu.
Zespół naukowców z Brandon University w Kanadzie prowadzi badania nad gąsienicami barciaka większego (Galleria mellonella), które są w stanie konsumować i metabolizować polietylen, jedno z najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. W artykule opublikowanym w „Proceedings of the Royal Society B” uczeni opisali swoje prace nad gąsienicami oraz to, czego się z nich dowiedzieli.
Tworzywa sztuczne stały się jednym z głównych zanieczyszczeń i zalegają w środowisku naturalnym. Oprócz gromadzenia się na wysypiskach, są one również obecne we wszystkich morzach i oceanach. Co roku kilka milionów ton plastikowych odpadów trafia do rzek i wód przybrzeżnych, skąd są dalej roznoszone po całej planecie. Ruch fal oraz promieniowanie słoneczne sprawia, że plastikowe śmieci są stopniowo rozkładane na coraz mniejsze fragmenty, aż zrobią się z nich ledwo zauważalne drobinki, które określane są mianem mikroplastiku.
Naukowcy od lat szukają sposobu, by poradzić sobie z tym problemem, bo podjęte próby ograniczenia produkcji nie spotkały się ze zrozumieniem zarówno ze strony producentów, jak i konsumentów. Ale samo zaprzestanie produkcji nie wyeliminuje już obecnego w środowisku plastiku. Dlatego uczeni szukają sposobu, by zmusić tworzywa sztuczne do szybszej degradacji. W ramach tego nowego wysiłku naukowcy skupili się na barciaku większym i jego larwach.
W 2017 roku hiszpańscy naukowcy odkryli, że gąsienice barciaka większego, zwanego też molem woskowym, wykazały zdumiewającą zdolność do trawienia jednego z najbardziej uciążliwych dla środowiska produktów – polietylenu. Uczeni od razu zauważyli, że małe larwy mają spory potencjał do rozwiązania problemu plastikowych odpadów.
Z polietylenu wytwarzane są m.in. popularne reklamówki. Materiał ten zalega w dużych ilościach w środowisku naturalnym. Potrzeba co najmniej 100 lat, by się rozłożył. Tymczasem gąsienice barciaka większego robią to znacznie szybciej. Ich niezwykłe umiejętności wiążą się z ich zwyczajami. Robaki te są pasożytem kolonii pszczelich. Samice składają jaja w ulach, a gąsienice, żeby dostać się do słodkiego miodu, muszą przegryźć się przez wosk pszczeli. Prawdopodobnie zdolność do degradowania wosku wymaga rozłożenia podobnych wiązań chemicznych, jak w przypadku polietylenu.
Dr Christophe LeMoine i dr Bryan Cassone z Wydziału Biologii Brandon University odkryli, że larwy barciaka większego, które przez uczonych zostały ochrzczone jako plastikożerne, mogą żywić się wyłącznie plastikiem nawet przez tydzień. 60 gąsienic było w stanie poradzić sobie z około 30 centymetrami kwadratowymi plastiku w tym czasie. Jednak większą część roboty wykonały w kilka pierwszych dni. Potem ich wydajność znacznie spada.
Badacze wyizolowali również bakterie jelitowe tych robaków, które są zaangażowane w trawienie plastiku. Drobnoustroje te były wstanie przetrwać na diecie składającej się wyłącznie z plastiku ponad rok w warunkach laboratoryjnych. Jednak same bakterie mają słabe tempo degradacji tworzywa sztucznego.
- Bakterie zjadające tworzywa sztuczne są znane, ale w izolacji bardzo powoli rozkładają tworzywa sztuczne - powiedział dr LeMoine. - Podobnie, gdy traktowaliśmy gąsienice antybiotykami w celu ograniczenia bakterii jelitowych. Wówczas nie były one w stanie tak łatwo niszczyć plastiku. Wydaje się więc, że istnieje synergia między bakteriami i ich gospodarzami, co przyspiesza degradację tworzyw sztucznych – dodał.
U larw barciaka większego, na diecie składającej się wyłącznie z polietylenu, zauważono wzrost bakterii jelitowych zaangażowanych w degradacją plastiku, w porównaniu z gąsienicami na normalnej diecie lub głodzonymi robakami. To sugeruje, że bakterie dobrze sobie radzą na tej diecie. Naukowcy odkryli również, że gdy gąsienice żywią się plastikiem, wydalają glikol etylenowy, rodzaj alkoholu. Jednak jest on toksyczny dla człowieka a jego spożycie grozi śmiercią.
Robaki, które jedzą nasze odpady z tworzyw sztucznych i zamieniają je w alkohol? To brzmi zbyt dobrze, aby mogło być prawdziwe. Ale w pewnym sensie tak jest. Problem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi jest zbyt duży, aby po prostu rzucić w odpadki robakami. Ale jeśli lepiej zrozumiemy, jak bakterie współpracują z gąsienicami i jakie warunki powodują ich rozkwit, to być może uda się wykorzystać te informacje do zaprojektowania lepszych narzędzi do eliminacji tworzyw sztucznych i mikroplastików z naszego środowiska - powiedział dr Cassone.
Źródło i fot.: Brandon University
