Ученые открыли причину разложения пластика слюной личинок восковой моли
Процесс разрушения полиэтилена слюной личинок восковой моли изучили и описали исследователи из Испании, 25 мая сообщает портал «Научная Россия».
Результататы работы представлены в статье «Слюна воскового червя Galleria mellonella и содержащиеся в ней ферменты являются ключом к разложению полиэтилена», с препринтом которой можно ознакомиться в электронном архиве BioRxiv.
Как заявляют авторы статьи, это первый отчет о ферментах с такой возможностью, открывающий путь к новым новаторским решениям для управления пластиковыми отходами посредством биопереработки.
Способность разрушать полиэтилен у личинок восковой моли (Galleria mellonella) исследователи обнаружили в 2017 году. Новые исследования позволили выяснить, как они это делают.
Оказалось, что слюна личинок содержит ферменты, которые при комнатной температуре окисляют и деполимеризуют этот один из самых прочных пластиков. Они пока являются первыми и единственными из известных ферментов, которые способны разлагать полиэтиленовый пластик без предварительной обработки.
Руководитель исследования Федерика Бертоккини пояснила: «Чтобы пластик разложился, кислород должен проникнуть в полимер (молекулу пластика). Это первый этап окисления, который обычно возникает под воздействием солнечного света или высоких температур. На этом этапе разложение пластмасс, таких как полиэтилен, один из самых стойких полимеров, проходит очень медленно. Вот почему в нормальных условиях окружающей среды пластик разлагается месяцами или даже годами».
Ученые выделили из слюны личинок два фермента, вызывающие окисление. Эти два белка, названные Demetra и Ceres, принадлежат к семейству ферментов фенолоксидазы.
Воздействие Demetra приводит к образованию на поверхности полиэтилена небольших кратеров, которые можно увидеть невооруженным глазом, а также к выделению продуктов деградации, образующихся после воздействия фермента на пластик.
Ceres, окисляя полимер, не оставляет видимых следов, что свидетельствует о ином воздействии этого фермента на полиэтилен, отмечают исследователи.
Растения для защиты от потенциальных врагов, таких как личинки насекомых, используют фенолы. В ответ насекомые, чтобы безопасно питаться растениями, в результате эволюционного процесса могут производить ферменты фенолоксидазы для нейтрализации растительных фенолов, окисляя их.
Поскольку фенолы присутствуют во многих добавках к пластикам, они могут делать эти добавки мишенями для таких ферментов, создавая условия для окисления и разрушения пластика.
«Личинки восковой моли питаются ульевым воском и пыльцой самых разных видов растений. Учитывая, что пчелиный воск полон фенолов, этот тип фермента был бы очень полезен для этих насекомых. Косвенно это объясняет, почему личинки могут разрушать полиэтилен. Однако пока эта теория является лишь предположением, и мы должны провести больше исследований, сочетающих биологию насекомых с биотехнологией», — отмечают авторы работы.
Однако, считают исследователи, разложение пластика биологическими системами с повторным использованием побочных продуктов может стать будущим решением глобальной угрозы накопления пластиковых отходов.
