Мікробіом з кишки черв’яка стане «машиною» з переробки пластику

Вчені з Наньянського технологічного університету в Сінгапурі створили штучне бактеріальне середовище, що повторює кишківник черв’яків виду Zophobas atratus, здатних перетравлювати пластик. Масштабування цього підходу може підвищити успіхи у боротьбі із забрудненням Землі сміттєвим пластиком.

В останнє десятиліття личинки лускокрилих та твердокрилих комах, таких як  Tenebrio molitor, Spodoptera frugiperda, Galleria mellonella та  Zophobas atratus  продемонстрували свою здатність розщеплювати пластик. Зокрема, скринінг мікробіома кишківника цих черв’яків показав нові бактеріальні штами, що спеціалізуються на цьому: Klebsiella sp. EMBL-1, Massilia sp. FS1903, Pseudomonas sp. EDB1, Bacillus sp. EDA4 та  Brevibacterium sp. EDX.

Проте згодовувати полімерні відходи черв’якам безпосередньо виявилося неефективно — одна особина з’їдає лише кілька міліграмів пластмаси за своє життя, тому для застосування методу в промисловому обсязі буде потрібно величезна кількість хробаків, що нерентабельно.

У новому дослідженні, чиї результати опубліковані в журналі Environment International (EnvInt) , вчені з Наньянського технологічного університету Сінгапуру вирішили створити масштабовану копію кишкового середовища цих суперчерв’яків, яка, на їхню думку, змогла б стійко переробляти значну кількість сміттєвого пластику. Придбавши в місцевому зоомагазині п’ятитижневих хробаків для корму домашніх рептилій (Zophobas atratus), вони розбили їх на групи та 30 днів годували поліетиленом високої щільності, поліпропіленом та полістиролом.

Потім вчені витягли мікробіоми з кишок черв’яків, які жують пластик, і інкубували їх у колбах, наповнених синтетичними поживними речовинами та трьома пластиками, дозволивши розвинутися в штучний кишківник, процес зайняв шість тижнів. Пластикова дієта мала незначний вплив на бактеріальну різноманітність, зате суттєво змінила відносну чисельність вже наявних мікробів на користь потенційних пластикоїдів. 

Таксони зі штамами, що розкладають пластик, були додатково збагачені, тоді як інші таксони, представлені молочнокислими бактеріями, були виснажені. Це дозволило припустити, що інкубація in vitro посилює потенціал розкладання пластику.

«Зазнаючи кишкових мікробіомів впливу певних умов, ми змогли збільшити кількість бактерій, що розкладають пластик, присутніх у нашій штучній „кишці черв’яка”. Це наголошує на стабільності та масштабованості нашого методу», — сказав перший автор дослідження доктор Лю Інань.

Тепер команда вивчає молекулярну біологію, що лежить в основі кишківника Zophobas atratus, щоб зрозуміти, як біологічній тканині вдається витримувати в собі ці процеси, що виходять за рамки природної природи. Відповідь наблизить її до відкриття формули маловитратного та масштабного культивування бактеріальних угруповань, що розщеплюють шкідливій екології пластик.