اكتشف علماء الأحياء اكتشافًا كبيرًا. اتضح أن اليرقات العادية ، التي يتم تربيتها غالبًا كطعم للأسماك ، لها خاصية أكثر قيمة. يمكنهم إعادة تدوير البولي إيثيلين - وهو واحد من أكثر أنواع البلاستيك المتانة والأكثر استخدامًا ، والتي تسد مدافن النفايات والمحيطات في كل مكان. يشكل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين 92 ٪ من إنتاج البلاستيك في العالم ، بما في ذلك البولي إيثيلين - 40 ٪. كل عام ، يستخدم الناس ويتخلصون من
تريليون أكياس بلاستيكية.
هذه اليرقات هي يرقات حشرة
غاليريا ميلونيلا (عثة الشمع الكبيرة). يعتبر الحيوان آفة لأنه يرقات في خلايا نحل العسل. هناك تتغذى اليرقات على العسل وحبوب اللقاح والشمع (ومن هنا جاء اسم العثة) ، مما يتلف كل شيء: أقراص العسل ، الحضنة ، مخزون العسل ، خبز النحل ، الإطارات والمواد العازلة للخلايا. ولكن لا تزال هذه اليرقات الضارة تجد تطبيقات مفيدة. وبدلاً من الشمع ، يمكنهم تغذية النفايات البلاستيكية.
البلاستيك هو واحد من أخطر المواد من حيث انسداد الكوكب. من خلال الجمع بين انتشار ومدة التحلل الطبيعي ، لا يكاد يكون متساويًا. للمقارنة ، يتحلل الورق بطبيعته من شهر إلى ثلاث سنوات ، والملابس المصنوعة من الصوف - سنة واحدة ، مصنوعة من الأقمشة الطبيعية - من سنتين إلى ثلاث سنوات ، وعلبة حديد - 10 سنوات ، لكن الحقيبة البلاستيكية العادية تتحلل من 100-200 سنة. من بين جميع أنواع القمامة ، يأتي البولي إيثيلين في المرتبة الثانية بعد علب الألمنيوم (500 عام) ، وحفاضات يمكن التخلص منها (300-500 سنة) وزجاجات زجاجية (أكثر من 1000 سنة) من حيث هذا المؤشر.
على مدى السنوات الخمسين الماضية ،
نما إنتاج البلاستيك
بشكل كبير . في دول الاتحاد الأوروبي ، على الرغم من كل الجهود المبذولة لإعادة تدوير النفايات ، ينتهي ما يصل إلى 38٪ من البلاستيك في مدافن النفايات ، ويتم معالجة الباقي (26٪) أو حرق (36٪). عند الحرق أو الدفن في مكب النفايات ، يخلق البولي إيثيلين عبئًا خطيرًا على البيئة ، لذلك يبحث العلماء بشكل مكثف عن طرق مقبولة لتدهور البلاستيك غير الضار. يعد استخدام يرقات عثة الشمع الكبيرة أحد الخيارات الرائعة.
والمثير للدهشة أن هذا الاكتشاف الأهم تم عن طريق الصدفة. واحدة من أعضاء فريق البحث Federica Bertocchini من معهد الطب الحيوي والتكنولوجيا الحيوية في كانتابريا (إسبانيا) هي مربي النحل الهواة. بمجرد إزالة الطفيليات من خلايا النحل في خلايا النحل - ووضع هذه الآفات في كيس بلاستيكي ، كيس عادي من المتجر. حرفيا بعد 40 دقيقة ، فوجئت فيديريكا بملاحظة أن العبوة كانت مرققة بفتحات صغيرة - اليرقات تأكلها ببساطة. وبسرعة كبيرة!
وفقا للعلماء ، فإن معدل التحلل البيولوجي للبولي إيثيلين بواسطة اليرقات في عثة الشمع الكبيرة أعلى بكثير من تلك التي تأكل البكتيريا من البلاستيك ، والتي تم الإبلاغ عنها العام الماضي. يمكن لهذه البكتيريا أن تأكل 0.13 مجم في اليوم
* ، وتلتهم اليرقات المادة. تظهر الصورة أعلاه أن 10 مسارات تم إنشاؤها باستخدام حزمة في 30 دقيقة فقط.
اتصلت Federica Bertochini بالزملاء من قسم الكيمياء الحيوية في جامعة كامبريدج - وقاموا بتجميع التجربة في الوقت المحدد. تم وضع حوالي مائة يرقة في كيس بلاستيكي عادي من سوبر ماركت بريطاني. بدأت الثقوب في الحقيبة بالظهور بعد 40 دقيقة ، وبعد 12 ساعة انخفضت كتلة البلاستيك بمقدار 92 مجم!
لم يدرس العلماء بعد تفاصيل التحلل البيولوجي للشمع والبلاستيك ، ولكن من المحتمل جدًا أن تتسبب اليرقات في كلتا الحالتين في تدمير الروابط الكيميائية نفسها بين الجزيئات
في الجوهر. من خلال تركيبته الكيميائية وخصائصه ، يكون الشمع عبارة عن بوليمر ، شيء مثل "البلاستيك الطبيعي" ، وهيكله لا يختلف كثيرًا عن البولي إيثيلين.
قام العلماء بإجراء التحليل الطيفي والتحقق من كيفية كسر اليرقات للروابط الكيميائية في البولي إيثيلين. ووجدوا أن نتيجة المعالجة هي إيثيلين جلايكول ، وهو كحول ثنائي الهيدروجين ، وهو أبسط ممثل للبوليولات. أثبت التحليل أن الثقوب في الكيس البلاستيكي ليست نتيجة لمضغ ميكانيكي بسيط للمادة ، ولكن التفاعل الكيميائي الفعلي والتحلل البيولوجي للمادة واضحان. من أجل الاقتناع بنسبة 100 ٪ بهذا ، أجرى علماء الأحياء تجربة علمية: قاموا
بتقطيع اليرقات في البطاطس المهروسة وخلطها بأكياس بلاستيكية. كانت النتيجة متطابقة - اختفى جزء من البلاستيك. هذا هو الدليل الأكثر إقناعًا بأن اليرقات لا تأكل البلاستيك فحسب ، بل تهضمه إلى إيثيلين جلايكول. يحدث التفاعل الكيميائي في مكان ما في الجهاز الهضمي للحيوان - يمكن أن يكون الغدد اللعابية أو البكتيريا التكافلية في المريء. لم يتم تحديد الانزيم المقابل حتى الان.
المؤلف الرئيسي للعمل العلمي ، باولو بومبيلي ، متأكد من أنه إذا تم تنفيذ عملية كيميائية باستخدام إنزيم واحد ، فمن الممكن تمامًا إعادة إنتاج هذه العملية باستخدام طرق الكيمياء الحيوية على نطاق واسع. يقول: "يمكن أن يكون هذا الاكتشاف طريقة مهمة للتخلص من النفايات البلاستيكية المتراكمة في مدافن النفايات وفي المحيط".
تم
نشر العمل العلمي في 24 أبريل 2017 في مجلة
Current Biology (doi: 10.1016 / j.cub.2017.02.02.060).
* في
تجربة للبكتيريا ، تمت معالجة فيلم
بحجم 1 سم² من البكتيريا
Ideonella sakaiensis بنسبة 0.13 مجم من البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) يوميًا.