Ślina tych robaków może zdegradować tworzywo sztuczne. I to w ciągu zaledwie kilku godzin

To, co zaczęło się jako plaga, może być zaskakującym, naturalnym rozwiązaniem kryzysu związanego z wszechobecnym plastikiem. Naukowcy zidentyfikowali parę enzymów w ślinie pszczelego pasożyta, które naturalnie rozkładają tworzywa sztuczne w ciągu zaledwie kilku godzin.

W 2017 roku naukowczyni i pszczelarka-amatorka Federica Bertocchini znalazła niechcianych intruzów w jednym z jej uli, larwy barciaka większego, które żywią się woskiem pszczelim. Wyjęła robaki z ula i umieściła je w plastikowej torbie. Okazało się jednak, że więzienie z polietylenu (PE) nie było w stanie ich utrzymać i owady dosłownie wygryzły sobie drogę do wolności.

„Wróciłam do pokoju, w którym zostawiłam robaki i odkryłam, że były wszędzie” – powiedziała wtedy The Guardian. „Torba była pełna dziur”.

Po przeprowadzeniu dalszych eksperymentów Bertocchini i jej zespół badawczy doszli do wniosku, że larwy barciaka większego mogą zarówno trawić, jak i biodegradować plastik w zaledwie 40 minut. Swoje odkrycia opublikowali w Current Biology.

Teraz, w nowych badaniach, które pojawiły się w Nature Communications, zespół z madryckiego Centrum Badań Biologicznych Margarita Salas (CIB) wyizolował dwa enzymy w ślinie robaków, które mogą rozkładać PE w ciągu kilku godzin i to w temperaturze pokojowej.

„Według naszej najlepszej wiedzy enzymy te są pierwszymi enzymami zwierzęcymi o tej zdolności, otwierając drogę do potencjalnych rozwiązań w zakresie gospodarowania odpadami z tworzyw sztucznych poprzez biorecykling/upcykling” – napisali autorzy badania.

Polietylen (PE) jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do problemu zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi, stanowiąc 30 procent całej produkcji tworzyw sztucznych. Jest często używany do produkcji plastikowych toreb, które są czwartym, najczęściej spotykanym plastikowym przedmiotem znajdowanym w oceanie. Oprócz tego, że jest powszechnie stosowany, PE jest jednym z najtrudniejszych do rozbicia tworzyw sztucznych. Obecnie jest poddawany wyłącznie recyklingowi mechanicznemu, a w wyniku tego procesu powstają zwykle polimery gorszej jakości. Co więcej, istnieją poważne pytania dotyczące ogólnej skuteczności recyklingu tworzyw sztucznych. Jednak substancja nadal jest produkowana, używana i wyrzucana, pojawiając się wszędzie, od dna oceanu po Mount Everest. Jeśli obecne trendy się utrzymają, do 2050 r. w oceanach będzie więcej plastiku niż ryb.

Jest nadzieja! Enzymy znajdujące się w ślinie owadów mogą pomóc w pierwszej, najtrudniejszej części rozkładu PE, wyjaśnił Bertocchini w komunikacie prasowym CIB.

„Aby plastik uległ degradacji, tlen musi przeniknąć do polimeru (cząsteczki plastiku). Jest to pierwszy etap utleniania, który zwykle jest wynikiem wystawienia na działanie światła słonecznego lub wysokich temperatur i stanowi wąskie gardło spowalniające degradację tworzyw sztucznych, takich jak polietylen” – powiedziała. „Dlatego w normalnych warunkach środowiskowych degradacja plastiku trwa miesiące, a nawet lata”.

Jednak enzymy ze śliny owadów mogą degradować polimery PE w ciągu kilku godzin.

W jaki sposób? Ślina faktycznie rozbijała długie łańcuchy węglowodorowe występujące w polietylenie na małe, utlenione łańcuchy. Następnie wykorzystali analizy proteomiczne, aby zidentyfikować „garstkę enzymów” w ślinie, z których dwa, jak piszą naukowcy, utleniają polietylen. Naukowcy nazwali te enzymy „Demetra” i „Ceres”, odpowiednio na cześć starożytnych greckich i rzymskich bogiń rolnictwa.

„Według naszej wiedzy te polietylenazy są pierwszymi enzymami zdolnymi do wytwarzania takich modyfikacji na folii polietylenowej pracującej w temperaturze pokojowej i w bardzo krótkim czasie” – piszą naukowcy. Ponieważ te dwa enzymy pokonują „pierwszy i najtrudniejszy etap procesu degradacji”, proces ten może stanowić „alternatywny paradygmat” dla gospodarki odpadami.

Jednak zanim te enzymy zostaną wprowadzone na dużą skalę, jest jeszcze wiele do zrobienia.

„Musimy przeprowadzić wiele badań i zastanowić się, jak opracować nową strategię postępowania z odpadami z tworzyw sztucznych” – powiedział współautor badania, dr Clemente Arias, również z CIB. Niemniej jednak zespół był podekscytowany możliwościami. „Możemy sobie wyobrazić scenariusz, w którym te enzymy są używane w roztworze wodnym, a litry tego roztworu są wylewane na stosy zebranego plastiku w zakładzie gospodarowania odpadami” – powiedział Bertocchini AFP, dodając: „Możemy również wyobrazić sobie, że ta metoda jest stosowana w bardziej odległych miejscach, takich jak wioski lub małe wyspy, gdzie urządzenia do usuwania odpadów nie są dostępne”.