Моль известна нам всем, как невзрачная бабочка, которая кушает шубу в шкафу. Однако, молей в природе много, к этому семейству бабочек относится и капустная моль, гусеница которой любит капусту и рапс, и восковая моль, которая живет в пчелиных ульях, питается воском и продуктами пчеловодства.
Благодаря такому разнообразному рациону, насекомые обладают различными ферментами, которые помогают им все это переваривать.
Оказалось, что восковая моль может помочь спасти планету от пластика.
Благодаря своей портативности, низкой стоимости и простоте переработки, пластиковые изделия широко используются по всему миру. К сожалению, рост производства пластика в сочетании с неправильной утилизацией пластиковых изделий до сих пор приводит к значительному загрязнению окружающей среды, при этом не существует надежного плана решения неотложной проблемы загрязнения пластиковыми отходами.
Большая вощинная огневка, или по-другому восковая моль (Galleria mellonella) содержится в лаборатории для научных экспериментов, как мышки у генетиков. Однажды, мы набрали таких насекомых в ульях, привезли в лабораторию, пересадили в контейнеры на карантин, чтобы проверить не болеют ли они. А оставшийся материал сложили в мусорный пакет и ушли на выходные домой. И, да, мы забыли выкинуть мусор. Когда мы вернулись в понедельник, пакет буквально шевелился. Насекомых, которых мы не заметили в сотах и выбросили, вылезли и стали есть остатки воска, а с ним и пакет. Мы очень удивились, но решили провести эксперимент.
Предложили насекомым нарезанный полиэтиленовый пакет, пластиковую упаковку от йогурта, и кусочки пластиковой бутылки. Все это разные типы пластика. Пакеты личинки с удовольствием грызли, а вот упаковки оказались насекомым «не по зубам», возможно, нужно было сильнее измельчить пластик. На этом наши эксперименты закончились, а в апреле 2017 года исследователи из Испании и Великобритании опубликовали статью в научном журнале «Current Biology», в которой доказывали, что гусеницы большой восковой моли способны разлагать полиэтиленовые пакеты. В эксперименте, когда гусениц оставили наедине с пакетом, дыры в нём стали появляться через 40 минут. Примерно за 12 часов около 100 гусениц съели 92 миллиграмма пластика. Согласно выводам авторов, они не только разгрызают полиэтилен, но и расщепляют его химически, и при этом образуется этиленгликоль. Оставалось неясным, вырабатывает ли нужные ферменты сама гусеница или микрофлора её пищеварительной системы. Оказалось, что воск, которым способна питаться огневка, по химической структуре очень похож на длинные полимерные молекулы, из которых состоит пластик.
Далее последовала целая череда научных экспериментов и публикаций, в которых изучали роль микробов насекомых в переработке пластика. Показали, что это происходит за счет ферментов самого насекомого, а не микроорганизмов у нее в кишечнике. Затем в 2022 году ученые показали, что слюна личинок может разлагать полиэтилен на низкомолекулярные соединения. В слюне было обнаружено два фермента, ответственных за деградацию полиэтилена: арилфорин и гексамерин, переименованные исследователями в ПЭазы из-за их способности окислять ПолиЭтилен. Эти два белка филогенетически связаны с фенолоксидазами (ферментами, воздействующими на ароматические кольца) и гемоцианинами, белком-переносчиком кислорода, также обладающим фенолоксидазной активностью. Некоторые пластиковые добавки напоминают растительные фенольные соединения и, теоретически, могут стать мишенью для фенолоксидаз огневки, которые могут образовывать свободные радикалы и в конечном итоге вызывать окисление полимера. Этот результат предполагает иную возможную стратегию борьбы с разложением пластика.
В целом, результаты проанализированных здесь исследований говорят о том, что G. mellonella может стать ценным инструментом в борьбе с пластиковым загрязнением. Однако нужно понимать, что сами насекомые не смогут съесть весь пластик на земле. Когда ученые найдут то самое вещество, которое разлагает пластик, биотехнологи смогут нарабатывать его химическим путем, и просто обрабатывать пластик таким препаратом, не используя насекомых.
*Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий.
Автор: Екатерина Гризанова