Robaki, które jedzą plastik – czy w ogóle istnieją?
Odkrycie robaków lub larw, które jedzą plastik jest owiane nadzieją i sceptycyzmem. Według ekspertów każdego roku na całym świecie zużywa się ponad 320 milionów ton plastiku. W rzeczywistości, prawie każdy sektor populacji wykorzystuje ten materiał na różne sposoby.
Pod tym względem w latach 1950-2015 ilość odpadów z tworzyw sztucznych szacowana była na 6,3 miliarda ton na całym świecie. Stosowanie plastiku doprowadziło do jego kumulacji jako głównego zanieczyszczenia lądu, rzek, jezior i oceanów.
Z tego powodu od dawna oczekiwano na znalezienie zwierząt, które mogą pomagać w biodegradacji tworzyw sztucznych. Oto kilka obiecujących danych na ten temat.
Robaki, które jedzą plastik: nowa nadzieja
Od lat pięćdziesiątych XX wieku wielu naukowców badało zdolność owadów do zjadania plastiku i ich zdolność do niszczenia opakowań. Chrząszcze i larwy wykazujące to zachowanie zidentyfikowano w rodzinie czarnuchowatych, kołatkowatych i skórnikowatych.
Jednak z czasem ludzie stracili zainteresowanie tymi badaniami.
Następnie, na początku lat siedemdziesiątych, wiele grup badawczych badało biodegradację polistyrenu (PS) w glebie, wodzie morskiej, osadach składowiskowych, osadzie czynnym i kompoście.
W ten sposób naukowcy ustalili, że niektóre żuwaczkowce mogą żuć i zjadać plastikowe opakowania, w tym folie opakowaniowe z polichlorku winylu (PVC), polietylenu (PE) i polipropylenu (PP).
Jednak do niedawna niewiele było wiadomo na temat tego, czy połknięty plastik może ulegać biodegradacji w jelicie owada.
Które larwy jedzą plastik?
Niedawno grupa chińskich naukowców poinformowała, że larwy mola spożywczego (lub Plodia Interpunctella) są w stanie przeżuwać i zjadać folie PE. Znaleźli również dwa szczepy bakterii, wyizolowane z jelita, które są zdolne do ich degradacji.
Ta sama grupa odkryła również, że styropian może być jedynym składnikiem diety mączników. Mączniki to larwy mącznika młynarka, znacznie większe niż larwy ćmy woskowej.
Ponadto grupa badawcza z Uniwersytetu w Kantabrii poinformowała o biodegradacji PE przez gąsienice barciaka większego. Wreszcie, zdolność zjadania plastiku występuje również w larwach drewnojadów (zophobas morio), również z rodziny czarnuchowatych.
Wrogowie czy sojusznicy?
Ogólnie rzecz biorąc, larwy te stanowią drugi etap rozwoju owada, który dzieli się na cztery etapy życia: jajo, larwę, poczwarkę i postać dorosłą. Eksperci uważają je za szkodniki, ponieważ pasożytują na plastrach miodu (larwy ćmy woskowej) i magazynach zboża (mączniki), powodując znaczne straty ekonomiczne.
Z drugiej strony, mącznik może być również zasobem. Te larwy są opłacalną karmą dla zwierząt, dostępną na wielu targowiskach z owadami i w sklepach zoologicznych. Larwy są masowo produkowane jako pokarm dla ptaków, gadów, płazów i ryb.
Podstawowym pożywieniem tych larw są otręby, produkt uboczny rolnictwa. Ogólnie rzecz biorąc łatwo jest je hodować w świeżym owsie, otrębach pszennych lub zbożach z ziemniakami, kapustą, marchwią lub jabłkami.
Ponadto wytwarzany przez mączniki biohumus sprzedawany jest jako nawóz.
Jaki mechanizm pozwala na biologiczną degradację plastiku?
W 2015 roku grupa chińskich naukowców udowodniła, że szczep mącznika z Pekinu może przetrwać miesiąc wyłącznie na plastiku.
Podczas leczenia robaków antybiotykami zdolność ta zanikała, co sugeruje, że aktywność mikrobioty jelitowej pośredniczy w trawieniu. Badania te zostały poszerzone o szczepy robaków ze Stanów Zjednoczonych.
Dlatego teraz wiemy, że zdolność do degradacji plastiku jest powszechna wśród różnych odmian robaków. Warto odnotować, że odkryto również, że tempo degradacji PS znacznie się poprawia poprzez uzupełnienie diety robaków o standardowe źródło pożywienia.
Ponadto naukowcy ustalili również, że mączniki karmione tą mieszaną dietą mogą rozmnażać się i rodzić drugie pokolenie zdolne do degradacji PS.
Mikrobiom jest tajną bronią natury
Ta sama grupa naukowców prowadzących te badania przeprowadziła analizę mikrobiomu jelitowego mącznika młynarka. Do tej pory naukowcom udało się odkryć istnienie dwóch grup bakterii (Citrobacter sp. i Kosakonia sp.), które są silnie związane z biodegradacją PE i PS.
Ponadto byli w stanie zidentyfikować inne grupy bakterii jednoznacznie związane z biodegradacją każdego z tworzyw sztucznych. Wyniki te wskazują na zdolność adaptacji mikrobiomu jelitowego robaka, która umożliwia degradację chemicznie odrębnych tworzyw sztucznych.
Badanie robaków, które jedzą plastik potwierdza, że możliwa jest szybka biodegradacja PS w jelicie larwalnym.
Dlatego wskazuje to na istnienie obiecującego procesu degradacji tworzyw sztucznych, który może stać się przydatny w poprawianiu poziomów zanieczyszczenia środowiska.
Wszystkie cytowane źródła zostały gruntownie przeanalizowane przez nasz zespół w celu zapewnienia ich jakości, wiarygodności, aktualności i ważności. Bibliografia tego artykułu została uznana za wiarygodną i dokładną pod względem naukowym lub akademickim.
- Lebreton, L., Slat, B., Ferrari, B., Sainte-Rose, B., Aitken, J., Marthouse, R., . . . Reisser, J. (2018). Evidence that the Great Pacific Garbage Patch is rapidly accumulating plastic. Scientific Reports, 8(4666). doi: 10.1038/s41598-018-22939-w
- Bombelli, P., Howe, C. J., & Bertocchini, F. (2017). Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology, 27(8), R292-R293.
- Yang, Y., Yang, J., Wu, W. M., Zhao, J., Song, Y., Gao, L., … & Jiang, L. (2015). Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 1. Chemical and physical characterization and isotopic tests. Environmental science & technology, 49(20), 12080-12086.
- Brandon, A. M., Gao, S. H., Tian, R., Ning, D., Yang, S. S., Zhou, J., … & Criddle, C. S. (2018). Biodegradation of polyethylene and plastic mixtures in mealworms (larvae of Tenebrio molitor) and effects on the gut microbiome. Environmental science & technology, 52(11), 6526-6533.
- Yang, S. S., Brandon, A. M., Flanagan, J. C. A., Yang, J., Ning, D., Cai, S. Y., … & Ren, N. Q. (2018). Biodegradation of polystyrene wastes in yellow mealworms (larvae of Tenebrio molitor Linnaeus): Factors affecting biodegradation rates and the ability of polystyrene-fed larvae to complete their life cycle. Chemosphere, 191, 979-989.
- Zumstein, M. T., Narayan, R., Kohler, H. P. E., McNeill, K., & Sander, M. (2019). Do´s and do not´s when assessing the biodegradation of plastics. Environmental Science and Technology, 53, 9967-9969.