Личинки восковой моли расщепляют пластик с помощью ферментов, содержащихся в их слюне

Это открытие, сделанное испанскими учеными, позволит найти новые методы обработки и переработки пластиковых отходов, сообщает Высший совет по научным исследованиям Испании (CSIC). Препринт статьи с результатами работы опубликован на BioRxiv.

Еще в 2017 году команда обнаружила, что личинки восковой моли (Galleria mellonella) способны разрушать пластик (полиэтилен), и теперь стало ясно, как они это делают: их слюна содержит ферменты, которые могут быстро вызвать разложение полиэтилена при комнатной температуре. Они являются первыми и единственными известными ферментами, способными разлагать полиэтиленовый пластик без предварительной обработки. 

«Чтобы пластик разложился, кислород должен проникнуть в полимер (молекулу пластика). Это первый этап окисления, который обычно возникает под воздействием солнечного света или высоких температур. На этом этапе разложение пластмасс, таких как полиэтилен, один из самых стойких полимеров, проходит очень медленно, – объясняет Федерика Бертоккини (Federica Bertocchini), руководитель исследования. – Вот почему в нормальных условиях окружающей среды пластик разлагается месяцами или даже годами».

Исследователи выделили из слюны личинок два фермента, которые могут воспроизводить окисление. Эти два белка, названные Demetra и Ceres, принадлежат к семейству ферментов фенолоксидазы. Первый оказывает значительное влияние на полиэтилен, оставляя следы (небольшие кратеры) на поверхности пластика, видимые невооруженным глазом; этот эффект подтверждается также появлением продуктов деградации, образующихся после воздействия на полиэтилен фермента. Второй – Ceres – тоже окисляет полимер, но не оставляет видимых следов, что говорит о разном воздействии двух ферментов на полиэтилены, заключают авторы работы.

Фенолы – это молекулы, используемые растениями для защиты от потенциальных врагов, таких как личинки насекомых. Следовательно, насекомые могут производить ферменты фенолоксидазы как способ окисления растительных фенолов и, таким образом, нейтрализовать их, что означает, что они могут безопасно питаться растениями. Фенолы также присутствуют во многих добавках к пластикам, что может сделать их мишенями для этих ферментов и создать необходимые условия для окисления и разрушения пластика.

Как личинки восковой моли приобрели такую способность? Исследователи предполагают, что это могло быть связано с эволюционным процессом. «Личинки восковой моли питаются ульевым воском и пыльцой самых разных видов растений. Учитывая, что пчелиный воск полон фенолов, этот тип фермента был бы очень полезен для этих насекомых. Косвенно это объясняет, почему личинки могут разрушать полиэтилен. Однако пока эта теория является лишь предположением, и мы должны провести больше исследований, сочетающих биологию насекомых с биотехнологией», – отмечают авторы работы. 

[Фото: BioRxiv]

Источник: scientificrussia.ru

Комментарии: