Как бабочка-паразит может спасти от экологической катастрофы

Личинки большой восковой моли способны поедать и переваривать полиэтиленовую пленку в рекордно короткие сроки. Ожидается, что это открытие поможет решить проблему утилизации пластиковых отходов, которые очень медленно или совсем не разлагаются в естественных условиях и поэтому представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Исследовательская группа под руководством биолога из Испании Федерики Бертоккини опубликовала результаты исследования 24 апреля 2017 года в журнале Current Biology.

Открытие было сделано практически случайно. Федерика Бертоккини занимается исследованиями в области эволюционной биологии в Институте биомедицины и биотехнологий в испанской провинции Кантабрия и на досуге разводит пчел. Однажды Федерика обнаружила в ульях личинки большой восковой моли (Galleria mellonella). Бабочка-паразит встречается всюду, где развито пчеловодство, и откладывает яйца в пчелиных ульях. Личинки длиной 1 мм появляются примерно через неделю и вырастают в гусениц длиной до 18 мм. От шести до семи недель гусенице требуется на окукливание и превращение в бабочку.

В начале своего развития гусеница моли питается медом и пергой, а затем восковыми сотами. Поедая воск, она повреждает соты, а также расплод, запасы меда, пергу, рамки и утеплительный материал ульев, затягивает ходы паутиной, таким образом нанося непоправимый вред пчелиной семье. За весь период своего развития одна личинка большой восковой моли может повредить сотни пчелиных ячеек.

В один прекрасный день Федерика Бертоккини удалила из принадлежащих ей пчелиных ульев нежелательные личинки бабочки-паразита и упаковала их в пластиковый пакет из полиэтилена, чтобы потом его выбросить. Но уже по прошествии короткого времени в пакете появились дырки: личинки проели себе путь на свободу через полиэтилен.

О склонности этих личинок к поеданию полиэтилена известно уже давно. Они используются как корм для рептилий и в качестве приманки для ловли рыбы, и о дырках в пакетах можно прочитать на всевозможных специализированных чатах и форумах.

Только едят или еще и переваривают?

Неясным оставалось до сих пор, что происходит с полиэтиленом в их пищеварительной системе: разлагается там синтетический материал или нет?

Моль платяная, например, любит погрызть не только свитера из шерсти, но и с добавлением синтетики, однако переваривает только шерсть, а пластиковые волокна выделяет наружу в виде микроскопического пластика.

Биолог Федерика Бертоккини решила узнать, как работает пищеварение большой восковой моли. Спектроскопический анализ показал, что в выделениях личинок не содержится микропластика, как у платяной моли, наевшейся синтетики. Полиэтилен большая восковая моль преобразует в ходе химической реакции в этиленгликоль, двухатомный спирт, который сам по себе токсичен и используется, в частности, для производства антифризов и взрывчатых веществ, но уже не является пластмассой из длинноцепочечных полимеров.

 

В сотрудничестве с коллегами Паоло Бомбелли и Кристофером Хау из Кембриджского университета Федерика Бертоккини провела эксперимент в биохимической лаборатории. Исследователи поместили около 100 личинок большой восковой моли в обычный пластиковый пакет из супермаркета в Великобритании.

Уже через 40 минут в пакете появились первые отверстия. Через 12 часов личинки съели 92 миллиграмма полиэтилена. По словам испанского ученого, это чрезвычайно высокая скорость.

Пчелиный воск  - это тоже полимер

Биолог полагает, что большая восковая моль вырабатывает определенный фермент, который разрушает соединения, содержащиеся как в пчелином воске, так и в пластмассе. "Воск представляет собой полимер, своего рода "природную пластмассу" и имеет структуру, которая напоминает структуру полиэтилена", - поясняет Федерика Бертоккини.

Предположение о том, что оба полимера имеют аналогичные соединения, она считает подтвержденным также другим экспериментом, в котором исследователи раздавили несколько личинок восковой моли в пюреобразную массу и нанесли ее непосредственно на полиэтиленовый пакет. Под массой также появились дырки.

Теперь исследователи занимаются идентификацией фермента. Если его можно будет синтезировать искусственным путем и производить в промышленных масштабах, то проблема утилизации пластиковых пакетов и прочего полиэтиленового мусора будет решена: с помощью фермента на специальных комбинатах либо на обычных свалках.

Аналогичное наблюдение было сделано несколько лет назад китайскими учеными, наблюдавшими за южной амбарной огневкой или индийской молью. Личинки Plodia interpunctella тоже прогрызают пластмассу и тоже переваривают считающийся неразрушимым полиэтилен. Им помогают, однако, в этом бактерии. И пищеварение у них занимает гораздо больше времени, чем у прожорливых личинок восковой моли, использующих, как предполагают ученые, ферменты. Теперь предстоит выяснить, что это за сильнодействующие вещества, с помощью которых вредная для пчел бабочка могла бы спасти от экологической катастрофы целую планету.

Смотрите также: