Ako biológovia bojujú proti polyetylénu

Odolnosť plastov voči degradácii je už dlho predmetom vedeckých diskusií. Ochrancovia životného prostredia tvrdia, že plasty tvoria viac ako polovicu odpadu vo svetových oceánoch. Štúdia nedávno uverejnená v časopise Current Biology poukazuje na nový spôsob boja proti jednému z najbežnejších druhov plastov – polyetylénu. Kľúčom k riešeniu tohto problému môžu byť larvy veľkej molice voskovej (Galleria mellonella).

Biochemici z Cambridgeskej univerzity (Spojené kráľovstvo) a Kantábrijskej univerzity (Španielsko) zistili, že larvy vošky veľkej (voskovka) sú schopné rozkladať polyetylén. Táto zvláštna schopnosť hmyzu bola objavená náhodou: jeden z autorov štúdie si všimol, že larvy voskových motýľov zhromaždené v polyetylénovom vrecúšku veľmi rýchlo premenili polyetylén na sito. Ďalší výskum ukázal, že larvy dokázali za 12 hodín absorbovať 92 mg polyetylénu a namiesto neho uvoľniť etylénglykol, tiež nazývaný etán. Schopnosť „žrať“ polyetylén možno vyplýva z podobnosti plastu so včelím voskom, v ktorom sa larvy bežne vyvíjajú. Vedci tvrdia, že tieto látky majú podobnú chemickú štruktúru.

Voška veľká (voskovka)

Larvy sa živia medom, peľom a voskom (odtiaľ názov moľa) a poškodzujú všetko okolo seba: plasty, výter, zásoby medu, včelí vosk, rámiky a izoláciu úľa. Napriek tomu si tieto škodlivé húsenice našli užitočné uplatnenie. Vosk je polymér, niečo ako „prírodný plast“, a jeho štruktúra sa veľmi nelíši od polyetylénu. Namiesto vosku im možno podávať plastový odpad. 

Tento zásadný objav je výsledkom náhody. Jedna z členiek výskumného tímu, Federica Bertocchini z Inštitútu biomedicíny a biotechnológie v španielskej Kantábrii, je sama amatérskou včelárkou. Raz odstraňovala parazity z plastov včelstva – a dávala ich do plastového vrecka, obyčajného vrecka z obchodu. Asi po 40. minútach Federica s prekvapením zistila, že vrecko je posiate malými dierkami – húsenice ho prežrali. A to veľmi rýchlo!

Zdroj: Paolo Bombelli, Christopher J. Howe, Federica Bertocchini  Current Biology, 2017

Federica Bertociniová kontaktovala kolegov z Katedry biochémie na Univerzite v Cambridgei – a spoločne pripravili časový experiment. Približne sto húseníc vložili do obyčajného plastového vrecka z britského supermarketu.

Diery vo vrecku sa začali objavovať po 40. minútach a po 12. hodinách sa plast zmenšil o 92 mg!

Vedci urobili spektroskopickú analýzu a overili, ako húsenice rozkladajú chemické väzby v polyetyléne. Zistili, že etylénglykol, dvojatómový alkohol, najjednoduchší zástupca polyolov, je výsledkom recyklácie. Analýza dokázala, že diery v plastovom vrecku neboli výsledkom jednoduchého mechanického prežúvania materiálu, ale v skutočnosti išlo o chemickú reakciu a biodegradáciu materiálu. Aby sa o tom biológovia stopercentne presvedčili, uskutočnili vedecký pokus: húsenice rozmixovali a zmiešali s plastovými vreckami.

Výsledok bol rovnaký – časť plastu zmizla. Toto je najpresvedčivejší dôkaz, že húsenice nielenže konzumujú plasty, ale premieňajú ich na etylénglykol. Chemická reakcia prebieha niekde v tráviacom trakte zvieraťa – môžu to byť slinné žľazy alebo symbiotické baktérie v pažeráku. Spektroskopická analýza ukázala, že larválne sekréty neobsahujú mikroplasty. Príslušný enzým zatiaľ nebol identifikovaný.

Hlavný autor výskumnej práce Paolo Bombelli je presvedčený, že ak sa chemický proces uskutočňuje pomocou jediného enzýmu, je možné tento proces reprodukovať biochemickými metódami vo veľkom meradle. „Tento objav by mohol byť dôležitým prostriedkom, ako sa zbaviť polyetylénového odpadu nahromadeného na skládkach a v oceáne“, hovorí.

Ešte skôr tím vedcov z Číny a USA zistil, že húsenice múčnych červov (Tenebrio molitor) sú schopné recyklovať bežnú formu plastu, ako je polystyrén.

Larvy vošky veľkej

Japonskí vedci z Kjótskeho technologického inštitútu a univerzity Keio, ktorí sa zaoberajú problémom znečistenia životného prostredia plastovým odpadom, izolovali nový druh baktérií, ktoré sú schopné rozkladať polyetyléntereftalát (PET), termoplast, ktorý sa používa najmä na výrobu plastových fliaš. Zistenia boli uverejnené v časopise Science. 

A to v žiadnom prípade nie je úplný zoznam všetkých objavov v oblasti recyklácie plastov rôznymi druhmi živých organizmov. Výskum metód degradácie plastov pokračuje – vo všetkých prípadoch sa hľadajú najlepšie podmienky a možnosti na rozsiahle využitie vlastností zistených v živých organizmoch.

Jurij Vasin

Zdroj: https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)30231-2

Ilustračné foto: pexels.com