Kutatók felfedezték, hogy a viaszmoly nyálában található enzimek kulcsfontosságúak a polietilén lebontásában. Ez biológiai megoldást jelenthet a műanyag-szennyezés okozta válságra. A műanyagok behatoltak modern életünk minden területére, az élelmiszer-csomagolástól a ruházatig. Bár praktikusak és olcsók, ezért mindenütt jelen vannak, hatalmas mennyiségben gyártják őket, és főleg biológiailag nem lebomlanak, ami globális környezetszennyezési válságot okozott.
Több millió tonna polietilén (PE) – a világon leggyártottabb műanyagfajta, amely a termelés mintegy 30%-át teszi ki, és évről évre jelentősen növekszik – ráadásul környezetben tartós, mivel évszázadokig megmarad a hulladéklerakókban és az ökoszisztémákban. Ez a sürgető probléma innovatív megoldásokat igényel a hagyományos újrahasznosításon túl.
Jelenleg a mechanikus újrahasznosítás az egyetlen nagyméretű megoldás a műanyaghulladék kezelésére, de súlyos korlátokkal küzd. Az e folyamatra alkalmas műanyagok alacsony száma és a másodlagos termékek alacsony minősége jelentősen korlátozza a lehetőségeket.
Másrészt létezik a kémiai újrahasznosítás, amely a műanyagok lebontását célozza meg, hogy kisebb közbenső termékeket lehessen felhasználni, de magas energiaköltségei megnehezítik a folyamatot és a működőképességet. Ezért elengedhetetlen az alternatívák keresése.
Sok műanyagfajta bomlása több száz évig is eltarthat, ami azt jelenti, hogy a ma kidobott műanyagok még hosszú ideig szennyezik a környezetet.
Ezen hatalmas kihívás előtt a tudományos közösség nem adja fel a kreatív alternatívák keresését. Az elmúlt években azonosítottak néhány baktériumot, gombát és más fajokat, amelyek meglepő képességgel rendelkeznek a műanyagok lebontására.
A viaszmolyok csatlakoznak a szennyezés elleni küzdelemhez
Egy elképesztő felfedezésre 2017-ben került sor, amikor Federica Bertocchini, a Spanyol Tudományos Kutatási Tanács (CSIC) kutatója és hobbiméhész véletlenül felfedezett egy új és ígéretes kutatási irányt a polietilén szennyezés ellen.
Bertocchini észrevette, hogy néhány féreg, amelyet később viaszféregnek vagy méhféregnek (Galleria mellonella) azonosítottak, átrágta a műanyag zacskót, amelybe ideiglenesen helyezte őket. Meglepetésére ezek a rovarok a polietilénből táplálkoztak.
Ez a felfedezés rendkívül fontos volt, mivel szokatlan biológiai perspektívát nyújtott egy olyan makacs anyag lebontásának kezelésére, amelynek teljes természetes lebomlása évtizedekig vagy évszázadokig is eltarthat.
A későbbi kutatások tovább mélyítették ezt a biológiai mechanizmust. 2022-ben Bertocchini csapata felfedte a féreg elképesztő képességének titkát: nyálában speciális enzimek találhatók, amelyek a fenoloxidázok családjába tartoznak.
Ezek az enzimek képesek hatékonyan elindítani a polietilén oxidációját, és ami még figyelemre méltóbb, szobahőmérsékleten. Ez a molekuláris felfedezés kulcsfontosságú, mivel az oxidáció a PE biológiai lebomlásának első és legnehezebb lépése, amelyet általában abiotikus tényezők, például a fény vagy a hőmérséklet váltanak ki.
Bontási mechanizmusok
Bryan Cassone professzor, a Brandon Egyetem Biológiai Tanszékének tagja vezetett egy tanulmányt, amelynek célja ezeknek a biológiai mechanizmusoknak a mélyreható feltárása volt. Kutatásai megerősítik, hogy a viaszmoly rendkívüli képességgel rendelkezik a műanyagok metabolikus lebontására, lenyűgöző sebességgel, csupán néhány nap alatt.
Cassone szerint „körülbelül 2000 viaszféreg képes lebontani egy egész polietilén zsákot mindössze 24 óra alatt”. „Ez a lebomlási sebesség valódi potenciált jelent a gyakorlati alkalmazások számára”.
Cassone tanulmánya arra is rávilágított, hogy a férgek hogyan dolgozzák fel a műanyagot: lipidekké alakítják, amelyeket aztán testzsírként tárolnak, hasonlóan ahhoz, ahogyan mi, emberek tároljuk a zsírt. Azonban a kizárólag műanyagból álló étrend a férgek gyors halálát okozza, akik csak néhány napig élnek és jelentős tömeget veszítenek. Ez felveti az étrend-kiegészítők szükségességét az egészségük megőrzése érdekében.
Ezen hátrány ellenére Cassone csapata optimista, és úgy véli, hogy olyan szuperélelmiszert tudnak kifejleszteni, amely nemcsak fenntartja a giliszták jó fizikai állapotát, hanem még javítja is azt.
Két fő tényező, amely hozzájárul a műanyagválsághoz
A féregmasszív tenyésztése polietilénnel kiegészített étrenddel egy körforgásos gazdaságban, vagy a műanyag biológiai lebomlási folyamatának újratervezése az állaton kívül, a felfedezett enzimek felhasználásával.
A viaszmoly nyálának alapos vizsgálata két kulcsfontosságú enzim, a Demetra és a Ceres jelenlétét tárta fel, amelyek PEázák néven ismertek. Ezek az első ismert enzimek, amelyek képesek szobahőmérsékleten és nagyon rövid idő alatt oxidálni és depolimerizálni a polietilén fóliákat, ketonokat és más alacsony molekulatömegű melléktermékeket termelve.
Ez a felfedezés forradalmi jelentőségű, mivel áthidalja az abiotikus oxidáció szűk keresztmetszetét, amely eddig korlátozta a PE biológiai lebomlásának fejlődését.
Ezeknek a rovarenzimeknek a létezése, amelyek előkezelés nélkül és környezeti feltételek mellett hatnak, egy ígéretes alternatív paradigmát jelent a PE biológiai lebomlásában.
Ez nemcsak új utat nyit a műanyag alkatrészek újrahasznosítása vagy szuperújrahasznosítása előtt, hanem arra is utal, hogy a rovarok nyála hatalmas enzimkészletet rejthet. Ez a kutatás jelentős előrelépést jelent a műanyagok körforgásos gazdaságának megvalósítása felé.
