Wyznaczanie trendów w nauce: Bardzo głodne gąsienice zaskakującą bronią w walce z odpadami

Przypadkowego odkrycia dokonała członkini zespołu naukowego, Federica Bertocchini, która w wolnym czasie zajmuje się pszczelarstwem, kiedy usuwała larwy łaźbca (żerujące w naturze jako pasożyty w koloniach pszczół) z plastrów miodu w swoich ulach. Odłożyła larwy do zwyczajnej plastikowej torebki, w której zaczęły się następnie pojawiać dziury.

Bertocchini, zatrudniona w Kantabryjskim Instytucie Biomedycyny i Biotechnologii (CSIC), Hiszpania, podjęła współpracę z kolegami z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Cambridge, aby dalej zbadać to zjawisko w ograniczonym czasowo eksperymencie. Około setki larw barciaka mniejszego (łaźbca) ułożono w plastikowych torbach z supermarketu. Dziury zaczęły się pojawiać już po 40 minutach, a po 12 godzinach torba straciła 92 mg swojej masy.

Naukowcy, którzy opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie »Current Biology«, twierdzą, że tempo degradacji jest niezwykle wysokie w porównaniu do innych odkrytych sposobów, jak np. bakterie, o których usłyszeliśmy w zeszłym roku, pochłaniające niektóre tworzywa sztuczne w tempie zaledwie 0,13 mg na dobę. Rozkład polietylenu na składowisku odpadów zabiera od 100 do 400 lat.

„Jeżeli za ten proces chemiczny odpowiada tylko jeden enzym, odtworzenie go na dużą skalę, z użyciem metod biotechnologicznych, powinno być osiągalne” – komentuje Paolo Bombelli z Cambridge, naczelny autor relacji z badań. „Odkrycie to może zapewnić ważne narzędzie, które pomoże pozbyć się odpadów z tworzyw polietylenowych nagromadzonych na składowiskach odpadów i w oceanach”.

Polietylen jest powszechnie stosowany w opakowaniach i zaspokaja 40% całkowitego zapotrzebowania na tworzywa sztuczne w Europie, gdzie nawet 38% plastiku trafia ostatecznie na składowiska. Na całym świecie, każdego roku ludzie zużywają około tryliona plastikowych torebek. Problem w tym, że plastik jest bardzo odporny na rozkładanie się, a nawet kiedy się rozkłada, mniejsze kawałki dławią wrażliwe ekosystemy, w który nie dochodzi już do dalszego rozkładu, co powoduje znaczne szkody w środowisku naturalnym.

Wygląda jednak na to, że natura podsuwa rozwiązanie. Wosk pszczeli, na którym żerują gąsienice barciaka mniejszego, to niezwykle zróżnicowana mieszanina związków lipidowych – molekuł, z których zbudowane są żyjące komórki, np. tłuszcze, oleje i niektóre hormony.

Zdaniem naukowców trawienie wosku pszczelego i polietylenu może polegać na rozbijaniu podobnych wiązań chemicznych, choć zaznaczają, iż molekularne szczegóły biodegradacji wosku wymagają wnikliwszego przestudiowania. Aby przekonać się, czy za zdolność rozkładania plastiku nie odpowiada jedynie mechanizm żucia larw, zespół zmiksował kilka larw, rozsmarował mieszankę na polietylenowych torebkach i uzyskał ten sam wynik.

„Gąsienice nie pochłaniają po prostu plastiku bez zmieniania jego chemicznej struktury. Wykazaliśmy, że łańcuchy polimerowe polietylenowego tworzywa są de facto rozbijane przez gąsienice barciaka mniejszego” – stwierdza Bombelli. „Gąsienica wytwarza coś, co rozrywa wiązanie chemiczne, być może w gruczołach ślinowych albo w jelicie za pomocą bakterii symbiotycznych. Kolejnym krokiem będzie więc próba zidentyfikowania procesu molekularnego i sprawdzenie, czy zdołamy wyizolować odpowiedzialny zań enzym”.

Zespół planuje teraz opracować na podstawie swoich odkryć, które już zostały opatentowane, praktyczną metodę usuwania odpadów z tworzyw sztucznych.

Jak podsumowuje Bertocchini: „Niemniej jednak nie powinniśmy czuć się usprawiedliwieni z celowego wyrzucania polietylenu do środowiska, tylko dlatego że wiemy już, jak go biodegradować”.