Известни също като супер червеи, чистачите могат да смилат пластмасата, отваряйки възможността да използват своите способности, за да помогнат за справяне с кризата със замърсяването.

Наяна Сива
11 март 2020 г.

S пещерните червеи пълзят по Земята в продължение на 100 милиона години. От червеи, които се хранят с кости, хранещи се с плезиозаври, до днешните брашнени червеи и червеи, които пируват с разлагащи се органични вещества в задния двор, диетите им се изместват с времето.

ларвите

Докато се озоваваме в разгара на кризата със замърсяването с пластмаса, учените са тествали храненето на така наречените супер червеи, ларвите на Zophobas atratus, стиропор, вид полистирол. Червеите не само са могли да ядат материала като единствена диета, но изследователите са установили, че чревната им микробиота разгражда полистирола и превръща сложното вещество във въглероден диоксид, според констатациите, публикувани на 15 март в Science of the Total Environment.

Изследването се основава на предишни проучвания, според които восъчните червеи и брашнените червеи също са в състояние да ядат пластмаса.

„Наистина е интересно сега, когато виждаме множество малки насекоми, които могат да ядат и разграждат полистирола, както и няколко други вида пластмаси като полиетилен“, казва Аня Малави Брандън, кандидат на докторантите по гражданско и екологично инженерство в Станфордския университет, която не е участвал в проучването. „Това е интересно, защото започва да рисува картина за това какво еволюционно позволява това да се случи. Много от тези насекоми, като супер червеи или брашнести червеи. . . разработени с течение на времето, за да бъдат чистачи и да ядат и разграждат всякакви материали, които са намерили, включително материали на дървесна основа “, което е трудно да се разгради.

Около 359 милиона тона пластмаса са произведени в световен мащаб през 2018 г., включително 33 милиона тона полистирол, според авторите. Полистиролът е особено труден за биоразграждане поради непокорната си макромолекулна структура. Материалът често се изхвърля без рециклиране, което го прави един от основните пластмасови отломки, натрупани в околната среда.

Преди няколко години изследователи от Училището за наука за живота, Пекинския технологичен институт в Китай изследваха ларви на брашнестата червеи, Tenebrio molitor, и съобщиха, че червеите са в състояние да разграждат и минерализират стиропора, потвърждавайки, че чревните бактерии разграждат полистирола.

В последния си проект екипът се насочи към супер червеите - име, което показва показателните им размери и голям апетит. Искаха да видят дали свръх червеят също е способен да смила и разгражда стиропора. С дължина 3–6 cm ларвите са четири пъти по-големи от брашнените червеи, което може да означава, че биха били ефективни пластмасови чистачи. В действителност, когато червеите са били хранени с полистирол, средният процент на консумация е бил около 0,58 mg на ден, което е четири пъти повече от това, което яде брашнестите червеи.

Екипът е хранел една група супер червеи със стиропор като единствената си диета, а друга група - нормална диета с трици за период от 28 дни. За да проверят как червеите усвояват полистирола, изследователите анализират фраса или екскрементите. Използвайки гел проникваща хроматография и два вида спектроскопия, групата установява, че червеите са деполимеризирали дълговерижните полистиролови молекули в продукти с ниско молекулно тегло.

Изследователите също така поставят супер червеите в два различни стъклени инкубатора, един с тези, които са били хранени със стиропор, и друг с червеи, които не са били хранени с нищо. Инкубаторите бяха запечатани с гумени запушалки и пълни със сгъстен въздух без въглероден диоксид. Учените са събрали всеки въглероден диоксид, който е произведен, и са извадили количеството, произведено от незахранените червеи, от това на червеите, които ядат стиропор. Респирометричен тест показа, че супер червеите са превърнали 36,7% от поетия стиропор във въглероден диоксид.

Микробиотата на супер червеите допринесе за разграждането на стиропора. Екипът използва антибиотици за потискане на микробиома на червата и съобщи, че това инхибира способността им да разграждат пластмасата.

„Определено е вълнуващо да мислим за това как бихме могли да събираме бактерии от тези [червеи] черва, да ги отглеждаме изолирано от насекомите и след това да ги караме да разграждат пластмасите малко по-широко“, казва Брандън.

В своя доклад изследователите от Пекин пишат, че се надяват техните открития да „отворят нов начин за овладяване на брашнените червеи за разграждане. . . други видове [материали], като полиетилен или каучук. " По-специално, този тип изследвания биха могли да насочат търсенето на ензим от червата на тези червеи, който разгражда пластмасата и който може да бъде мащабиран и комерсиализиран.

Ю Янг, който ръководеше групата от Пекин, работи за постигането на тази цел. „Сега изолираме няколко бактерии от червата на супер червеите и тестваме способността им да разграждат пластмасите“, казва той в имейла на The Scientist.

„Много се надявам, че ще идентифицираме ензимите, способни да [разграждат пластмасата] и в крайна сметка ще разработим набор от биотехнологични инструменти,“ се съгласява Федерика Берточини, биолог по развитието в Центъра за биологични изследвания на Маргарита Салас в Мадрид, Испания, който беше не участва в проучването.

Mealworms и superworms често се използват като храна за домашни любимци за животни като птици и влечуги, поради високото съдържание на протеини и мазнини. През декември Брандън и нейните колеги установиха, че брашнените червеи са в състояние да ядат полистирол, който включва обикновен токсичен забавител на горенето, хексабромоциклододекан (HBCD) и все още служи като безопасна храна за други животни. Екипът установи, че брашнените червеи, хранени с натоварен с HBCD полистирол, са също толкова здрави, колкото червеите, които са имали нормална диета, а скаридите, които са яли червеите, хранени с полистирол, също са здрави. Тя казва, че тя и нейните колеги са били шокирани от резултатите, тъй като са подозирали, че химикали като HBCD биха се натрупали в скаридите.

Дали тези червеи са се развили и са се приспособили към заобикалящата ги среда, за да консумират нови материали, или са имали такива способности да смилат пластмаси през цялото време, не е ясно. „Може да е случайно, че тези насекоми вече са имали ензим, който може да започне този процес“, казва Брандън. „Пластмасата представлява много енергия. Те имат много въглерод и енергия за каквито и бактерии или организми да имат достъп. Така че има смисъл, че може да има някакъв еволюционен стремеж за разграждането на тези високоенергийни, плътни продукти. "

Y. Yang et al., „Биоразграждане и минерализация на полистирол от свръх червеи, които ядат пластмаси Zophobas atratus,“ Science of The Total Environment, 708: 135233, 2020.

Наяна Сива е писателка по наука, базирана в Лондон. Следвайте я в Twitter @nayanah.