Istnieją na świecie gatunki zwierząt, które świetnie funkcjonują dzięki pożywieniu składającemu się z… plastiku! Współpraca Uniwersytetu Przyrodniczego i Politechniki Wrocławskiej zaowocowała badaniami, które wyłoniły zwycięzcę w pewnym bardzo nietypowym konkursie na to, kto lepiej sobie radzi na diecie z tworzyw sztucznych – drewnojad czy mącznik. Kto wygrał i czy owady mogą uratować świat przed zalewem najgorszych z możliwych odpadów?

Plastik jest jednym z najbardziej powszechnych i jednocześnie najbardziej problematycznych tworzyw, jakie kiedykolwiek wynalazł człowiek. Jego kariera, w porównaniu z innymi materiałami wykorzystywanymi przez ludzkość, jest tyleż imponująca co kłopotliwa. Odpady plastikowe dosłownie zalewają naszą planetę, a rozkładają się przez setki, a nawet tysiące lat. Jednocześnie uwalniają do gleby i wód szkodliwe substancje chemiczne, a mikroplastik wykryto już w wodzie pitnej, żywności, a nawet w organizmach ludzi.

Okazuje się, że przed wszechobecnym zalewem plastikowych śmieci może nas uratować jeden niewielki owad, a właściwie jego larwa, która ma unikalną zdolność trawienia plastiku. Wyniki badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Przyrodniczym, które opublikowano w czasopiśmie naukowym „Science of The Total Environment”, są bardzo obiecujące.

Choć może to brzmieć niewiarygodnie, liczne badania wykazały, że niektóre owady są w stanie jeść, a co najważniejsze – trawić plastik.

– Odpady tworzyw sztucznych mają negatywny wpływ na środowisko naturalne i na zdrowie ludzi. Dlatego rozwiązanie problemu ich degradacji jest istotne z punktu naukowego i praktycznego – mówi prof. Aleksandra M. Mirończuk z Pracowni dla Zrównoważonego Biorozwoju w Instytucie Biologii Środowiskowej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. – Już wcześniej zauważono, że owady potrafią zjadać plastikowe opakowania i nie mają one negatywnego wpływu na ich stan zdrowia. W związku z tym we współpracy z prof. Justyną Rybak z Politechniki Wrocławskiej, rozpoczęłyśmy badania na ten temat.

Zdolność larw chrząszczy do żucia plastikowych przedmiotów jest naukowcom znana i została wielokrotnie opisana. Jak piszą autorki, „aktywność degradacji syntetycznych odpadów plastikowych przypisuje się synergistycznemu współdziałaniu mikrobioty jelitowej (szczególnie konsorcjum mikroorganizmów jelitowych) oraz enzymów trawiennych”. Właśnie te elementy procesu trawiennego stały się głównym przedmiotem badań. Pod lupę wzięto dwa gatunki owadów – drewnojada wielkiego (Zophobas morio) i mącznika młynarka (Tenebrio molitor). Są to gatunki chrząszcza z rodziny Tenebrionidae, które są dość powszechne, bo łatwe w hodowli i zdolne do przetrwania w różnych warunkach. Ale czy naprawdę mogą pomóc w rozkładzie plastiku?

Hodowla drewnojada i mącznika była prowadzona na Politechnice Wrocławskiej. Tam karmiono je różnymi plastikami. W badaniu wykorzystano cztery typy: EPS (spieniony polistyren), PVC (polichlorek winylu), LDPE (polietylen niskiej gęstości) i PP (polipropylen). Grupa badaczek z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu oraz z Politechniki Wrocławskiej – Aneta Urbanek, Justyna Rybak, Beata Hanus-Lorenz, Dominika Komisarczyk i Aleksandra Mirończuk przyglądała się, jak proces trawienia tych materiałów przebiega i jaki ma wpływ na każdy z gatunków. Potem wyizolowano mikroorganizmy z ich przewodów pokarmowych, aby je zidentyfikować. – Chciałyśmy ustalić, czy dieta ma wpływ na mikrobiotę jelitową, czy będzie różnica między gatunkami oraz czy znajdziemy mikroorganizmy, które mają zdolność do biodegradacji tworzyw sztucznych – wyjaśnia prof. Aleksandra M. Mirończuk.

Zauważono, że choć obie larwy mają takie same zdolności, to jednak są między nimi znaczne różnice w skuteczności rozkładu plastiku. W czasie trwającego trzy tygodnie eksperymentu larwy drewnojada potrafiły strawić i przetworzyć większe ilości plastiku niż larwy mącznika. Co więcej, nie tylko przybierały na tej plastikowej diecie na masie, ale także potrafiły zakończyć pełny cykl życiowy, przechodząc od larwy do poczwarki, a następnie do postaci dorosłej.

U mączników zdolność do przybierania na wadze była minimalna, a niektóre z nich nawet nie osiągnęły etapu poczwarki. Wynika z tego, że ich adaptacja do plastikowej diety jest znacznie słabsza niż w przypadku drewnojadów.

To właśnie mikrobiota, czyli zbiór mikroorganizmów, które żyją układzie pokarmowym żywych organizmów, w tym wypadku larw badanych chrząszczy, okazała się kluczowa. Wyniki badań są niezwykle obiecujące, zwłaszcza w przypadku Z. morio.

– Okazało się, że drewnojad ma dużo większy potencjał w biodegradacji tworzyw sztucznych niż mącznik. Jego ciężar ciała wzrastał, co oznacza, że jest w stanie nie tylko przeżyć na tak ograniczonej diecie, jaką są polimery, ale również potrafi rosnąć i się rozmnażać – podkreśla dr Aneta Urbanek.

Co więcej, larwy Z. morio nie tylko przetrwały na diecie plastikowej, ale również zwiększyły swoją masę o 19% na polietylenie niskiej gęstości (LDPE) i spienionym polistyrenie (EPS) oraz 8% na polichlorku winylu i polipropylenie. Zatem niektóre rodzaje plastiku są dla nich bardziej „sycące” niż inne. – Może to być związane zarówno z wartością energetyczną różnych rodzajów plastiku, jak i z dostępnością wynikającą z ich struktury molekularnej oraz właściwości fizycznych – analizuje dr Aneta Urbanek.

Tymczasem T. molitor, gdy żywiono je polimerami LDPE i EPS, wykazywały co prawda przyrost masy ciała, jednak był on minimalny – ich masa wzrosła o 2%. Natomiast podczas hodowli na polipropylenie i polichlorku winylu zaobserwowano nieznaczny spadek masy tych larw.

Fakt, że larwy Z. morio mogą przeżyć i rozwijać się na plastikowej diecie, jest szansą na zmiany w sposobie zarządzania odpadami. Koncepcja degradacji plastiku z wykorzystaniem larw Z. morio jest obiecująca, jednak z konieczny będzie do tego rozwój odpowiednich technologii i szereg testów przeprowadzonych w kontrolowanych warunkach.

Warto jednak podkreślić, że same badania nad mikrobiomem larw drewnojada to klucz, którym być może otworzymy ludzkości drzwi do świata nowych, nieznanych nam jeszcze metod biodegradacji i być może uda się opracować podwaliny pod biologiczne technologie radzenia sobie z plastikowym kryzysem.

Napisz komentarz!