吃塑料也长肉,谁还能拦得住这群虫虫?虫:真香

我是科学家iScientist 2022-06-23 13:00

深色甲虫(Zophobas morio)丰满、有光泽的幼虫被称为“超级蠕虫”,它们常以麦麸为食,在国内也被称为大麦虫或面包虫。最近,一些幼虫发现自己被科学家喂了不少奇怪的食物:聚苯乙烯,一种塑料泡沫中常见材料。近期发表在《微生物基因组学》(Microbial Genomics)杂志上的一篇论文将这些虫分为三组:吃麦麸组,吃塑料组和挨饿组[1]。


网页截图


令人意外的是,这些勉强咽下塑料泡沫的虫儿没有当场去世,与挨饿组相比,它们甚至长胖了一点,发育为成虫的比例也高一些。种种迹象表明,吃塑料的虫将聚苯乙烯转化为能量用于生长发育。这促使研究人员测试了它们的消化系统,以寻找能分解聚苯乙烯的微生物。不加干预的情况下,聚苯乙烯可以在周围环境中持续存在整整几年或更长时间。如果能弄明白这些微生物降解聚苯乙烯的方式,他们将设计出一种更高的方法来回收这种顽固的物质。


在实验室中,面包虫通常不是被喂食聚苯乙烯的主要虫子。澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland: Brisbane, QLD, AU)的微生物学家、这篇论文的通讯作者Christian Rinke表示,面粉虫(mealworms)可以吃掉包含不同塑料的花生包装。面粉虫和面包虫都具有消化聚苯乙烯的能力,而当它们被喂食抗生素后,它们通常会失去这种能力。据此,研究人员认为,它们的肠道微生物群落更有可能是降解聚苯乙烯的主力军。


关键的科学问题在于搞清楚这些微生物群落中究竟有什么菌。为了回答这个问题,林克博士和他的同事在实验室里培养了三组面包虫:一组吃麸皮,一组吃聚苯乙烯块,第三组什么也不吃。(由于饥饿的面包虫表现出自相残杀的倾向,实验很快就停止了;给每只饥饿的面包虫换成单间后,研究才得以继续进行。)


虽然麸皮对超级蠕虫更具吸引力,但它们也能摄食聚苯乙烯。在实验开始后48小时内,聚苯乙烯组的粪便从浅棕色变为白色,它们的体重在三周内呈缓慢上升的趋势。


一群超级蠕虫吃进聚苯乙烯块 | 参考文献[1]


在幼虫变为成虫的时间点,吃麸皮组中近93%的虫完成了羽化;挨饿组的只有10%能顺利完成变化。值得注意的是,以聚苯乙烯为食的幼虫中有66.7% 能够化蛹,这表明它们设法从典型的难消化物质中获得足够了能量来完成变化。“聚苯乙烯绝对是一种难消化的食物。”Rinke博士介绍道,“可这些蠕虫可以存活下来,看起来也没有生病或其他什么事。”


研究人员对幼虫体内的微生物进行高通量测序,发现制造酶时微生物的活动相对频繁。他们将目光锁定在一些酶上,这些酶可能具有将聚苯乙烯降解成更小分子的能力。“下一步将是在实验室中表达这些酶,并通过实验验证它们正在做我们认为的事情。”Rinke博士说。


有了这些酶所需的环境以及它们的发挥作用的细节,Rinke博士希望有朝一日可以设计一个回收包装泡沫的产业链。其次,用过的聚苯乙烯可能会被加工成某种建筑用品,以防止其进入垃圾填埋场。然而,更好的解决方案可能是将它们分解,再重新构建成一个新的东西,如利用微生物将它们合成为新型生物塑料。


“这将使整个事情更具有经济价值。” Rinke博士表示,“它会创造出人们追捧的东西。”


参考文献

[1] Sun J, Prabhu A, Aroney S, et al. Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials[J]. bioRxiv, 2022.

[2] https://mediumpublishers.com/how-superworms-make-styrofoam-into-a-healthy-meal/


编译:鳕鱼

编辑:靳小明

排版:尹宁流

题图来源:Pixabay


研究团队


第一作者/通讯作者 Jiarui Sun/ Christian Rinke


论文信息


发布期刊Microbial Genomics


发布时间 2022年06月09日


论文标题Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials

(DOI:https://doi.org/10.1099/mgen.0.000842)


文章领域 微生物学,生物技术,环境科学


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