Европейские исследователи обнаружили, что слюна личинок восковой моли способна разрушать полиэтилен. Они обнаружили два фермента, которые расщепляют полимеры
на более мелкие цепочки.
Доктор Федерика Бертоккини, соавтор статьи в Nature Communications, говорит, что однажды эти молекулы можно будет применять в промышленных масштабах для разложения пластиковых отходов.
«Это исследование открыло несколько новых возможностей, которые необходимо тщательно изучить, прежде чем эти ферменты можно будет использовать для борьбы с пластиковым загрязнением.
Ферменты можно производить в лаборатории и использовать на предприятиях по переработке отходов для разложения собранного пластика, и мы можем представить его использование в домашних условиях в будущем».
Восковые черви — это гусеницы нескольких видов восковой моли, таких как Galleria mellonella. Длиной всего пару миллиметров при вылуплении, они вырастают до трех сантиметров, прежде чем перейти к следующему этапу своего жизненного цикла.
Восковые черви являются вредителями ульев, поскольку они прогрызают пчелиный воск и питаются пыльцой и сброшенными шкурками пчел. Интерес Федерики к пчеловодству изначально привел к тому, что она открыла способность восковых червей разрушать пластик.
«Пчеловодство было моим хобби на протяжении многих лет, — говорит Федерика. «В конце сезона пчеловоды обычно убирают несколько пустых ульев в хранилище, чтобы весной вернуть их в поле».
«В 2012 году я обнаружила, что мои соты кишат восковыми червями. Я очистила их и поместила червей в полиэтиленовый пакет, но вскоре обнаружил, что пакет был продырявлен».
После проведения первоначальных исследований Федерика обнаружила, что полиэтилен окислился. Кишечные микробы G. mellonella уже были известны как обладающие способностью разлагать полиэтилен, но их результаты показали, что работает другой механизм.
Разрушение происходит намного быстрее, чем утилизация полиэтилена бактериями и грибками, для частичного разрушения которого может потребоваться от нескольких недель до месяцев. Во многих случаях также требуется предварительная обработка пластика ультрафиолетовым излучением или высокими температурами.
Поскольку полиэтилен составляет около 40% всех пластиков, более быстрые и эффективные способы его разложения могут стать значительным шагом вперед в борьбе с пластиковым загрязнением.
После предыдущего исследования, которое показало, что полиэтиленовая пленка может быть разрушена слюной воскового червя, ученые проанализировали секрецию, чтобы понять содержащиеся в ней белки и идентифицировав ряд потенциальных целей.
После приготовления чистых растворов каждого белка исследователи проверили их индивидуальные способности на пластике. Они обнаружили, что два фермента, которые ученые назвали Деметра и Церера в честь древнегреческих и римских богинь земледелия, были эффективны при расщеплении пластиковых полимеров на более мелкие фрагменты.
«Мы не уверены, почему восковые черви производят эти ферменты, — говорит Федерика. «Возможно, сходство между пчелиным воском и полиэтиленом позволяет личинкам расщеплять их одними и теми же ферментами».
«В качестве альтернативы червь может разрушать пластиковые добавки, которые помогают ему сохранять свою форму и структуру. Многие добавки имеют ароматическую структуру, аналогичную соединениям, которые растения производят для защиты от насекомых , и у чешуекрылых, таких как восковые черви, должны быть способы их нейтрализовать».
В будущем массовое производство ферментов, подобных Деметре и Церере, может стать первым этапом в разложении пластиковых отходов.
«Возможно также, что есть и другие личинки насекомых, которые могут разлагать полиэтилен и полистирол и обладать аналогичными ферментами, предлагая новые возможности для разложения этих материалов», — добавляет Федерика.
