البلاستيك التي تدعم الحياة الحديثة غير مكلفة وقوية ومتعددة الاستخدامات ، ولكن من الصعب التخلص منها ولها تأثير خطير عند إطلاقها في البيئة. البولي إيثيلين ، على وجه الخصوص ، هو البلاستيك الأكثر إنتاجًا في العالم ، حيث تم توزيع أكثر من 100 مليون طن سنويًا. نظرًا لأن الأمر قد يستغرق عقودًا من الزمن لتحلل – وعلى طول الطريق يمكن أن يضر بالحياة البرية والتدهور في البلاستيك الدقيق الضار – يعد التخلص من القضية العاجلة للبشرية.
في عام 2017 ، اكتشف الباحثون الأوروبيون حلاً محتملًا. تتمتع يرقات عث الشمع ، المعروفة باسم ديدان الشمع ، بالقدرة على تحطيم البولي إيثيلين في أجسامهم. تم اعتبار ديدان الشمع آفة منذ العصور القديمة لأنها تطوع النحلال ، وتتغذى على شمع العسل. ومع ذلك ، فإننا نعلم الآن أنها تتغذى تلقائيًا على البولي إيثيلين ، والتي لها بنية مماثلة كيميائيًا.
وقال الدكتور برايان كاسون ، أستاذ البيولوجيا في جامعة براندون في كندا ، في بيان صحفي: “يمكن لحوالي 2000 من الديدان الشمع أن تحطيم حقيبة بولي إيثيلين بأكملها في أقل من 24 ساعة ، على الرغم من أننا نعتقد أن التثبيت المشترك مع المنشطات التغذية مثل السكريات يمكن أن يقلل من عدد الديدان إلى حد كبير”. يبحث كاسون وفريقه عن كيفية تسخير هذه الحشرات للمساعدة في مكافحة التلوث البلاستيكي. يقول: “إن فهم الآليات البيولوجية والعواقب على اللياقة المرتبطة بالتحلل الحيوي البلاستيكي هو مفتاح استخدام ديدان الشمع للعلاج البلاستيكي على نطاق واسع”.
في التجارب السابقة ، اكتشف كاسون وفريقه بالضبط كيف تحطم الديدان الشمع البولي إيثيلين. لفهم آلية الجهاز الهضمي ، قام فريق كاسون بتغذية البولي إيثيلين إلى الديدان الشمع لعدة أيام وتتبع عمليات التمثيل الغذائي للحشرات والتغيرات في بيئة الأمعاء. وجدوا أنه بينما كانت الديدان الشمعية تتناول البولي إيثيلين ، تيل برازهم ويحتوي على جليكول كمنتج ثانوي.
ولكن عندما تم قمع البكتيريا المعوية للحشرات من خلال إعطاء المضادات الحيوية ، تم تقليل كمية الجليكول في برازها إلى حد كبير. وكشف هذا أن تكسير البولي إيثيلين يعتمد على الميكروبات الأمعاء للديدان الشمعية.
كما عزل الفريق البكتيريا من الشجاعة من الديدان الشمعية ثم السلالات المستزرعة التي يمكن أن تعيش على البولي إيثيلين كمصدر غذائي وحيد. من بينهم كان سلالة من Acinetobacterالتي نجت لأكثر من عام في بيئة المختبر واستمرت في تحطيم البولي إيثيلين. وكشف هذا عن مدى قوة ومستمرة نباتات الأمعاء في Wax Worm في قدرتها على تحطيم البلاستيك.
ومع ذلك ، في الواقع ، عندما يتعلق الأمر باستهلاك البلاستيك ، فإن بكتيريا الأمعاء لا تعمل بمفردها. عندما أجرى الباحثون تحليلًا وراثيًا على الحشرات ، وجدوا أن ديدان الشمع التي تغذيها البلاستيك أظهرت تعبيرًا جينيًا متزايدًا فيما يتعلق بالتمثيل الغذائي للدهون ، وبعد تغذية البلاستيك ، أظهرت ديدان الشمع علامات على زيادة الدهون في الجسم. مسلحًا ببكتيريا الأمعاء الهوية البلاستيكية ، يمكن لليرقات تحطيم البلاستيك وتحويلها إلى الدهون التي يقومون بتخزينها في أجسادهم.
ومع ذلك ، فإن النظام الغذائي البلاستيكي فقط لم يؤدي إلى بقاء الديدان على المدى الطويل. في آخر تجربتهم ، وجد الفريق أن الديدان الشمعية التي استمرت في تناول البولي إيثيلين فقط ماتت في غضون بضعة أيام وفقدت الكثير من الوزن. أظهر هذا أنه من الصعب على الديدان الشمعية معالجة نفايات البولي إيثيلين باستمرار. لكن الباحثين يعتقدون أن إنشاء مصدر غذائي للمساعدة في تناولهم من البولي إيثيلين يعني أن الديدان الشمعية قادرة على الحفاظ على قابلية صحية على نظام غذائي بلاستيكي وتحسين كفاءة التحلل.
في المستقبل ، يقترح الفريق استراتيجيتين لاستخدام قدرة Wax Worm على استهلاك المواد البلاستيكية. أحدهما هو إنتاج الديدان الشمعية التي يتم تغذيتها على نظام غذائي للبولي إيثيلين ، مع تزويدهم بالدعم الغذائي الذي يحتاجون إليه للبقاء على المدى الطويل ، ثم دمجها في الاقتصاد الدائري ، باستخدام الحشرات نفسها للتخلص من النفايات البلاستيكية. والآخر هو إعادة تصميم مسار تدهور البلاستيك لديدان الشمع في المختبر ، وذلك باستخدام الكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات فقط ، وبالتالي إنشاء وسيلة للتخلص من البلاستيك لا تحتاج إلى الحشرات الفعلية.
في طريق تربية الحشرات ، سيكون الناتج الثانوي كميات كبيرة من الكتلة الحيوية للحشرات-اليرقات التي لا تحتوي على جائزة تم تغذيتها على البلاستيك. يمكن أن تتحول هذه إلى تغذية مغذية للغاية لصناعة الاستزراع المائي ، كما هو الحال في بيانات فريق البحث ، يمكن أن تكون الحشرات مصدرًا جيدًا للبروتين للأسماك التجارية.
ظهرت هذه القصة في الأصل على سلكية اليابان وترجمت من اليابانية.
