Мировое производство пластика сегодня достигает впечатляющих 460 миллионов тонн ежегодно, что в пересчёте на каждого жителя планеты составляет приблизительно 55 килограммов. Такая популярность пластика вполне объяснима: он отличается лёгкостью, устойчивостью к коррозии и доступностью по цене. Однако именно эти качества делают его и главным источником экологических проблем — пластик разлагается невероятно медленно, его частички легко разносятся ветром и течениями, а из-за дешевизны его производство и потребление остаются на стабильно высоком уровне.
Уникальные способности гусениц Galleria mellonella
В 2017 году стало известно, что гусеницы большой восковой моли Galleria mellonella способны питаться полиэтиленом — самым распространённым полимером на планете, годовой выпуск которого превышает 100 миллионов тонн. Эта находка вызвала у биологов огромный интерес, ведь большая восковая моль встречается практически во всех уголках мира, где разводятся пчёлы. Взрослые особи практически не едят из-за недоразвитых органов пищеварения, а вот личинки-гусеницы наносят ощутимый вред ульям медоносных пчёл, проделывая ходы в сотах, состоящих из трудноперевариваемого для большинства организмов материала. Оказывается, их секрет — в необычном составе кишечного микробиома.
Исследование команды Университета Брэндона
Недавно учёные под руководством Брайана Кассоне с кафедры биологии насекомых-вредителей Университета Брэндона продолжили изучение необычных пищеварительных способностей Galleria mellonella. На крупной научной конференции биологи представили свежие данные о том, как эти гусеницы способны расщеплять полиэтилен, и насколько реальные перспективы использования их в деле биоразложения пластика.
Благодаря уникальному микроорганизменному сообществу в кишечнике, личинки разрушают пластиковые полимеры до простых соединений липидной природы — они превращают пластик в жиры и масла, которые затем накапливают в своих собственных жировых тканях. Аналогичный процесс можно наблюдать у человека, если он переедает жирной пищи: излишки липидов запасаются в виде подкожного жира. Тем не менее, выяснилась и обратная сторона такого пищевого пристрастия.
Недостатки пластиковой диеты для гусениц
Питаясь исключительно полиэтиленом, гусеницы восковой моли долго не живут: их жизненный цикл сокращается до нескольких дней. Всё это время они теряют массу тела, и по мере ослабления организма их способность усваивать пластик быстро снижается. Биологи предполагают, что столь жёсткая «жировая» диета может быть безопаснее и эффективнее, если разбавлять её простыми и доступными углеводами, например, сахаром. Этот приём, возможно, позволит продлить жизнь гусениц и повысить их эффективность в разложении пластика.
Потенциал для биотехнологии и экологии
Понимание биохимических путей, по которым гусеницы восковой моли превращают полиэтилен в жиры, открывает новые горизонты для науки и промышленности. Если удастся в деталях повторить этот процесс в лаборатории или технологических установках, это позволит приступить к эффективной переработке пластиковых отходов с минимальным вредом для окружающей среды. Не исключено, что ключевые ферменты или гены из бактерий кишечника Galleria mellonella удастся внедрить в другие организмы или промышленные системы — тогда разложение пластика станет понятнее и технологичнее.
Варианты практического применения
Разведение гусениц восковой моли с целью переработки пластиковых отходов смотрится весьма реалистично. Эти насекомые неприхотливы, быстро размножаются, а разнообразие их рациона можно дополнить сахаром для продления жизни и повышения продуктивности. Кроме того, гусеницы Galleria mellonella могут использоваться в качестве кормового компонента для выращиваемых в аквакультуре рыб — это экологично и выгодно.
Оптимистичные перспективы открытия
Исследование, проведённое под руководством Брайана Кассоне, открывает дверь в захватывающий мир биотехнологий будущего. Гусеницы Galleria mellonella демонстрируют поразительный потенциал в деле переработки пластикового мусора и могут изменить подход человечества к переработке отходов. С дальнейшими разработками и внедрением новых методик этот процесс не только принесёт пользу окружающей среде, но и откроет новые возможности для экологичного сельского хозяйства и аквакультуры. Научные открытия в этом направлении уже сегодня заряжают оптимизмом и вселяют надежду на чистое и безопасное будущее нашей планеты.
Источник: naked-science.ru
