A plasztikfaló organizmusok étkezési szokásai

Eldobja a zsömlét, megeszi a zacskót

Tudomány

Egy nemzetközi kutatócsoport felfedezése szerint a méhkaptárak közismert kártevője, a nagy viaszmoly biológiai úton bontja le a polietilén zacskók anyagát.

A műanyagok felfedezése és széles körű elterjedése óta az emberiség gigantikus mennyiséget termelt a polimer anyagokból. Az éves termelés még manapság is 300 millió tonna körül van, az újrafeldolgozási arány a legfejlettebb országokban sem több 25 százaléknál. Ne szépítsük: a legtöbb műanyag szemétként végzi, s a környezetünket terheli. Néhány biológiailag magától lebomló kivételt leszámítva a plasztikmatériák igen nagy hatékonysággal állnak ellen a természet kihívásai­nak. A műanyagok kémiai szempontból meglehetősen stabilak, bomlásuk legfeljebb magas hőmérsékleten indul meg, többnyire égés kíséretében. Ebből csak még több kár és felszabadult toxikus anyag származik. Ha mindez nem lett volna elég, a műanyagok – kémiai jellemzőiket megőrizve –, elképesztő mértékben tudnak aprózódni. A kisebb darabok is károsak lehetnek a környezetre: mechanikai hatásuk révén éppúgy, mint amikor a táplálékszerzés során a különböző organizmusok szervezetébe kerülnek.

Különösen tragikus a tengerek, óceánok helyzete: immár sok száz négyzetkilométernyi vízfelületet borít a könnyű, vízen úszó, a hullámok által tovább aprózott műanyaghulladék, melynek össztömege sok százezer tonna. Elengedhetetlen lenne egy olyan módszer, mely képes megbirkózni – akár lebontó organizmusok közbeiktatásával is – e mindent beborító műanyagszeméttel. Univerzális megoldás egy­előre nem létezik, legfeljebb bizonyos létformák szelektív, egy-egy elterjedt polimert kitüntető étvágyában bízhatunk.

Nagybani zsacskóevők

Az elterjedt méhészeti kártevőnek számító, a fényiloncafélék családjába sorolt nagy viaszmoly (Galleria mellonella) alapvetően a méhkaptárakban él, és használt (bábinges, virágporos) viasszal táplálkozik. Egészen mostanáig az őket modellorganizmusként, főleg in vivo toxikológiai vizsgálatokban hasznosító tudósok és a nem éppen molypárti méhészek is úgy tudták, hogy a viasz az egyetlen táplálékuk. Így volt ezzel Federica Bertocchini, a spanyolországi Cantabriai Biomedicina és Bio­technológiai Intézet olasz munkatársa is, mellesleg amatőr méhész. Ám amikor eltávolította kaptáraiból a parazita lepkeféle hernyóit, és egy plasztikzacskóba zárta őket, meglepő felfedezést tett. A lárvák ugyanis rövid idő alatt hatalmas lyukakat rágtak a polietilén fóliába, s láthatóan jó étvággyal és lelkesedéssel fogyasztották el napjaink legelterjedtebb élelmiszer-csomagoló anyagát. A későbbi aprólékosabb, a táplálkozás sebességét is mérő vizsgálatok szerint a lárvák már egy óra alatt tekintélyes mennyiséget fogyasztanak el a zacskókból: 100 viaszmoly-hernyó 12 óra leforgása alatt 92 milligrammot habzsolt be. Ráadásul az emésztési, feldolgozási rátájuk is sokkal gyorsabb, mint a korábban lebontóként számításba vett baktériumoké: 14 óra alatt a vékony polietilén fólia tömegének 13 százaléka végezte a tápcsatornájukban. A hernyók ráadásul nem csupán elfogyasztják a műanyagot, de azok polietilén anyagát etilénglikollá alakítják. A hernyók, ha nem kell, nem fogyasztanak szintetikus polimereket, beérik a méhviasszal, de épp ezek a természetes szokásaik teszik képessé őket, hogy más összetett szerves vegyületekkel is megbirkózzanak. Szokásos táplálékuk, a méhviasz maga is afféle természetes polimer, melynek lebontásához a műanyagéhoz hasonló kémiai kötéseket kell lebontaniuk. A kutatók szerint mindez egyetlen lebontó enzimnek köszönhető, s ha ezt sikerülne mesterségesen is előállítani, akkor ipari méretekben is képesek lennénk a plasztikzacskók anyagát biotechnológiai úton lebontani. Jól jönne ez az emberiségnek, hiszen a polietilén a világon a legnagyobb mennyiségben gyártott és felhasznált műanyag, évente 80 millió tonna készül belőle.

E sok szempontból kivételes rovar, mely a saját maga által termelt antibiotikummal tartja távol a méhkaptárak konkurens kártevőit, és egészen 300 kilohertzig érzékeli az ultrahangot, még tartogathat meglepetéseket. Például még azt sem tudjuk, hogy maga bontja-e le a műanyagot, vagy a bélflórája segít neki ebben. Ha a bélflóra is benne van a buliban, csupán meg kéne találni azt a mikroorganizmust a tápcsatornában, mely szimbiontaként, a kölcsönös előnyök jegyében végzi a polietilén lebontását. Ennek esélyét növeli, hogy a nagy viaszmoly egyik rokonát már vizsgálták e szempontból, s a háztartások egyik réme, a mindent felzabáló s a vékony polietilén fóliát is megrágó aszalványmoly (Plodia interpunctella) szervezetében két ígéretes baktériumtörzset is találtak. Márpedig e két baktériumról (az egyik az Enterobacterium-félékhez tartozik, a másik egy Bacillus-faj) már bebizonyosodott, hogy laboratóriumi körülmények között képesek polietilénen növekedni, és azt eközben lebontani.

A kis PET-lebontó

Az említett lepkék és a velük közös háztartásban élő, bélflóralakó baktériumaik nem az egyedüli jelöltek a nagy biológiai lebontó hálás szerepére. Szerencsére mind több olyan delikvens kerül elő, mely műanyagon is képes elélni. 2016-ban a Kiotói Technológiai Intézet és a szintén japán Keio Egyetem kutatói egy szeméttelepen vizsgálták meg a PET-palack hegyeket. Olyan mikroorganizmusok után kutattak, melyek szénszükségletüket éppen az üdítőspalackok legelterjedtebb anyagából fedezik. Eközben találtak rá az Ideonella sakaiensis nevű, levegőn élő baktériumra, amely képes lebontani a műanyag flakonok PET-anyagát. Az éhes mikroorganizmus két különböző enzimjét is képes mozgósítani étvágyának csillapításához: az egyik a PETáz, a másik a MHETáz nevet kapta. Ezek az óriás fehérjék vízzel reagálva képesek a PET-anyagot teftálsavvá és etilénglikollá, azaz a környezetre veszélyt már nem jelentő végtermékké alakítani. Hősünk azonban egyelőre még nem a gyors emésztésről híres, egy vékony PET-fóliával is csupán 6 hét alatt birkózik meg. Ez pedig annyit jelent, hogy mielőtt tömegesen próbálnánk bevetni a tárolókban vagy a vizekben felgyűlt PET-áradattal szemben, előbb biotechnológiai úton, genetikai módosítással kell lebontóképességét fokozni.

Az ígéretes lebontók sorában van a helye a Pestalotiopsis microspora nevű endoszimbiontának is: egy olyan gombafajról van szó, mely növényi gazdaszervezetben növekszik és fejti ki áldásos tevékenységét. Először a közönséges borostyán lehullott levelein azonosították, de az igazi meglepetés csak akkor következett, amikor a kutatók a dzsungelek mélyére hatoltak, hogy megismerjék működését. Scott Strobel, a Yale Egyetem professzora és tanítványai éves, rendes dzsungel-expedíciójuk során, 2014 végén az ecuadori Yasuni Nemzeti Parkot vizsgálták, s itt fedezték fel, hogy a Pestalotiopsis gomba képes lebontani a hulladékként itt is előforduló poliuretán habot. Azóta kiderült, hogy két rokon gombafélének is megy a produkció, ráadásul levegőn és levegőtől elzárva is. Ez remek hír, mivel pont ilyen körülmények uralkodnak a szemétlerakókban. Gombáink kissé válogatósak ugyan (a poliuretán típusok közül az úgynevezett poliészter típust preferálják), de ne legyünk telhetetlenek; már annak is örülhetünk, hogy legalább bizonyos műanyagokra akad éhes fogyasztó.

A végére hagytunk egy meglepő problémát; kiderült ugyanis, hogy a műanyagok csekélyebb mikrobiológiai rezisztenciával bírnak, mint azt korábban gondoltuk. Francesca Cappitelli és Claudia Sorlini 2008-ban publikált cikke szerint a múzeumban őrzött, kulturális örökségünk részét képező műanyag alapú tárgyak sokkal gyorsabban pusztulnak, mint amit korábban feltételeztünk. Immár rengeteg mikroorganizmus (főleg gombák és baktériumok) képes műanyagokból táplálkozni, az evolúciós alkalmazkodás jóval gyorsabb, mint amit a korábbi számítások jeleztek. A két olasz kutató megállapította, hogy az Apollo-misszió űrruhái és a CD-k sincsenek biztonságban a mikrobák lebontó aktivitásától. Meglehet, hamarosan nem is annyira a lerakott műanyagszemét halmozódásától kell tartanunk, sokkal inkább a megőrizni kívánt plasztiktárgyak biztonsága miatt kell aggódnunk. Egyelőre azonban ez nem más, mint túlságosan is optimista vízió.

Neked ajánljuk