塑料污染不用在担心,可以用昆虫进行降解

塑料污染不用在担心,可以用昆虫进行降解

蜡虫是常见昆虫大蜡螟(或大蜡蛾)的幼虫。野生大蜡蛾寄生在蜂群中,对全欧洲的蜂巢来说都是祸害。蜡蛾在蜂巢中产卵,而它们的幼虫就依靠蜂蜡孵化和成长——蜡蛾也因此而得名。

该科研小组成员之一 Federica Bertocchini 是一名业余养蜂人,她在除去蜂巢内的寄生虫时偶然发现了这种幼虫。Bertocchin 将这些幼虫暂时放在塑料购物袋里,之后却发现袋子上布满了孔洞。

Bertocchini 来自西班牙坎塔布里亚生物医学和生物技术研究所(CSIC),她和同事 Paolo Bombilli、以及剑桥大学的生物化学系的 Christopher Howe 进行了计时实验。

他们让大约一百只蜡虫与英国某超市的塑料袋接触,仅40分钟后袋子上就开始出现孔洞,而12小时后塑料袋重量比开始时减少了92 mg。

科学家认为,和近期发现的其他降解方式相比,这一速度是极快的:比如去年报道的细菌生物降解某些塑料的速度只有每天0.13 mg。

研究者之一,剑桥大学的 Paolo Bombelli 表示:“如果这一化学过程中只有一种酶起作用,那么使用生物技术复制这一过程应该是可行的,该发现可能会成为一种重要的工具,能够帮助我们清理垃圾填埋厂和海洋中累积的聚乙烯塑料垃圾。”

聚乙烯广泛应用于包装,占欧洲塑料产品用料总需求的40%,而其中38%都会被丢弃到垃圾填埋场。世界各地的人每年要消耗约一万亿吨塑料袋。

一般来说,塑料极难被分解,即使是较小的碎片也很难被生态系统降解。因此它造成的环境破坏十分严重。

而大自然或许能提供一个解决方案。供养蜡虫的蜂蜡是很多种脂类化合物的混合物,而脂质是构成脂肪、油脂和某些激素等生物细胞的关键分子。

虽然蜡虫生物降解蜂蜡的分子细节还需要进一步研究,但研究者表示,消化蜂蜡和聚乙烯的过程中打断的化学键是可能是类似的。

来自 CSIC 的 Bertocchini 是这项研究的通讯作者,他说:“蜡属于聚合物,是一种‘自然塑料’,其化学结构和聚乙烯类似。”研究人员进行了光谱分析后发现,聚乙烯的化学键的确断裂了。分析表明,蜡虫将聚乙烯转化成了乙二醇——一种未互相连接的“单体”分子。

为了确认塑料降解并非仅由蜡虫的咀嚼机制造成,研究团队将其中一些蜡虫捣碎后涂在聚乙烯塑料袋上,得到的结果与之前类似。

“这些毛毛虫并不只是简单地吃下塑料,而不改变其化学成分。我们证实了这些蜡虫的确破坏了聚乙烯塑料的高分子链,”Bombilli 说,“这种毛毛虫会生产出一些破坏化学键的物质,该物质可能存在于它们的唾液腺或肠道共生细菌中。在今后的研究中,我们会尝试确定该反应的分子过程,再看看能否将起作用的酶纯化出来。”

一旦了解了分子水平的过程,研究人员就会利用其原理设计工业规模的生物技术方案,用于处理聚乙烯废料。Bertocchilni 补充道:“我们计划将这一发现转化为可行的方法,清理塑料垃圾,从而拯救海洋、河流等各种环境,扭转当前还无法避免的塑料垃圾累积。”

论文链接:http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)30231-2
(据 微信公众号“科研圈”)

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