Вчені виявили тварин, які їдять пластик

Розуміючи мікроби, які допомагають великим личинкам жуків перетравлювати полістирол, вчені сподіваються знайти найкращий процес утилізації пінопласту.

Пухкі блискучі личинки чорнотілки, прозвані «суперчервями», можливо, через свій розмір, зазвичай задовольняються тим, що жують пшеничні висівки. Але кілька дводюймових тварин недавно зіткнулися з набагато дивнішою їжею на службі науки: полістиролом, довговічним пластиковим пакувальним матеріалом, відомим іноді під торговою маркою Styrofoam.

Більше того, личинки, яким удалося задушити цей своєрідний корм, не застаріли, як можна було б очікувати. Як задокументували вчені у статті, опублікованій у четвер у журналі Microbial Genomics , вони навіть трохи додали у вазі і більшу частину часу могли перетворюватися на жуків, що спонукало дослідників перевірити їхню травну систему на наявність мікробів, які могли б зруйнувати полістирол. Якщо вчені зможуть зрозуміти набори інструментів таких мікробів, вони зможуть розробити найкращий спосіб переробки цієї живучої речовини, яка, якщо її залишити сама по собі, може зберігатися в оточенні сотні років і більше.

Це не перші комахи, яких годують полістиролом у лабораторії. Мучні черв'яки відомі своєю здатністю поїдати речовину, з якої складається упаковка арахісу, а також інші пластмаси, говорить Крістіан Рінке, мікробіолог з Університету Квінсленду в Австралії та автор нової статті. Було помічено, що як борошняні черви, так і суперчерви споживають полістирол, і вони втрачають цю здатність, коли їх годують антибіотиками. Таким чином, дослідники дійшли висновку, що мікробіом їхнього кишечника, ймовірно, стоїть за цим незвичайним талантом.

Питання полягало в тому, що саме було в цих мікробіомах? Щоб з'ясувати це, доктор Рінке та його колеги виростили в лабораторії три групи суперхробаків. Одна група їла висівки, одна їла блоки полістиролу, а третя нічого не їла. (Експерименти були тимчасово зупинені через схильність голодних суперчерв'я ставати канібалами; надання кожному голодному суперчерв'ю особистого простору дозволило продовжити дослідження.)

У той час як висівки, очевидно, були набагато привабливішими для суперчерв'яків, вони були готові спробувати полістирол. Протягом 48 годин фекалії полістиролової групи перетворилися зі світло-коричневих на білі, і їхня вага дуже повільно збільшувалася протягом трьох тижнів.

Коли комахам настав час перетворитися на жуків, ті, хто їв висівки, успішно завершили цей перехід майже у 93 відсотках випадків; ті, хто голодував, набрали лише 10 відсотків. Вражаюче, але 66,7% личинок, що харчуються полістиролом, яким дали шанс лялькнутися, виявилися успішними. Їм вдалося отримати достатньо енергії із явно незручної речовини для трансформації.

"Полістирол - це безумовно погана дієта", - сказав доктор Рінке. Але «хробаки можуть пережити це — вони не виглядають хворими або щось таке».

Дослідники секвенували всю ДНК, яку вони змогли витягти з нутрощів личинок. Їх менше цікавило, які конкретні мікроби були присутні, а які ферменти вироблялися, коли мікроби працювали над руйнуванням полістиролу. Вони визначили кілька ймовірних кандидатів - всі типи ферментів, відомих своєю здатністю нарізати і подрібнювати - які, можливо, розщеплювали полістирол на дрібніші шматочки.

"Наступним кроком буде експресія цих ферментів в лабораторії та експериментальна перевірка того, що вони роблять те, що ми думаємо", - сказав доктор Рінке.

Доктор Ринке сподівається, що, маючи більш докладну інформацію про умови, яких потребують ці ферменти, і характер їх здібностей, можна буде коли-небудь розробити промисловий процес переробки пакувального піноматеріалу. В даний час використаний полістирол можна переробляти у певні види будівельних матеріалів, щоб не допустити його попадання на звалища. Тим не менш, набагато найкращим рішенням був би спосіб зруйнувати його компоненти, а потім зібрати їх назад у щось нове, можливо, використовуючи мікроби, які могли б перетворити їх на свіжий біопластик.

Фото: Університет Квінсленду