培养皿内的蜡虫。图片来源：César Hernández/CSIC
科学家发现，商业养殖、用作鱼饵的蜡虫能够生物降解最常用但却最难降解的塑料之一——聚乙烯。该研究于2017年4月24日发表于 Current Biology。
翻译 王可
校对 夏烨 张士超
蜡虫是常见昆虫大蜡螟（或大蜡蛾）的幼虫。野生大蜡蛾寄生在蜂群中，对全欧洲的蜂巢来说都是祸害。蜡蛾在蜂巢中产卵，而它们的幼虫就依靠蜂蜡孵化和成长——蜡蛾也因此而得名。
该科研小组成员之一 Federica Bertocchini 是一名业余养蜂人，她在除去蜂巢内的寄生虫时偶然发现了这种幼虫。Bertocchin 将这些幼虫暂时放在塑料购物袋里，之后却发现袋子上布满了孔洞。
Bertocchini 来自西班牙坎塔布里亚生物医学和生物技术研究所（CSIC），她和同事 Paolo Bombilli、以及剑桥大学的生物化学系的 Christopher Howe 进行了计时实验。
他们让大约一百只蜡虫与英国某超市的塑料袋接触，仅40分钟后袋子上就开始出现孔洞，而12小时后塑料袋重量比开始时减少了92 mg。
科学家认为，和近期发现的其他降解方式相比，这一速度是极快的：比如去年报道的细菌生物降解某些塑料的速度只有每天0.13 mg。
10只蜡虫在30分钟内对塑料袋进行生物降解的效果。图片来源：César Hernández/CSIC
该研究于4月24日发表于 Current Biology。文章第一作者，剑桥大学的 Paolo Bombelli 表示：“如果这一化学过程中只有一种酶起作用，那么使用生物技术复制这一过程应该是可行的，该发现可能会成为一种重要的工具，能够帮助我们清理垃圾填埋厂和海洋中累积的聚乙烯塑料垃圾。”
聚乙烯广泛应用于包装，占欧洲塑料产品用料总需求的40%，而其中38%都会被丢弃到垃圾填埋场。世界各地的人每年要消耗约一万亿吨塑料袋。
一般来说，塑料极难被分解，即使是较小的碎片也很难被生态系统降解。因此它造成的环境破坏十分严重。
而大自然或许能提供一个解决方案。供养蜡虫的蜂蜡是很多种脂类化合物的混合物，而脂质是构成脂肪、油脂和某些激素等生物细胞的关键分子。
虽然蜡虫生物降解蜂蜡的分子细节还需要进一步研究，但研究者表示，消化蜂蜡和聚乙烯的过程中打断的化学键是可能是类似的。
实验中聚乙烯塑料袋上的蜡虫特写，旁边的孔洞是就是生物降解所致。图片来源：Paolo Bombilli
来自 CSIC 的 Bertocchini 是这项研究的通讯作者，他说：“蜡属于聚合物，是一种‘自然塑料’，其化学结构和聚乙烯类似。”研究人员进行了光谱分析后发现，聚乙烯的化学键的确断裂了。分析表明，蜡虫将聚乙烯转化成了乙二醇——一种未互相连接的“单体”分子。
为了确认塑料降解并非仅由蜡虫的咀嚼机制造成，研究团队将其中一些蜡虫捣碎后涂在聚乙烯塑料袋上，得到的结果与之前类似。
“这些毛毛虫并不只是简单地吃下塑料，而不改变其化学成分。我们证实了这些蜡虫的确破坏了聚乙烯塑料的高分子链，”Bombilli 说，“这种毛毛虫会生产出一些破坏化学键的物质，该物质可能存在于它们的唾液腺或肠道共生细菌中。在今后的研究中，我们会尝试确定该反应的分子过程，再看看能否将起作用的酶纯化出来。”
一旦了解了分子水平的过程，研究人员就会利用其原理设计工业规模的生物技术方案，用于处理聚乙烯废料。Bertocchilni 补充道：“我们计划将这一发现转化为可行的方法，清理塑料垃圾，从而拯救海洋、河流等各种环境，扭转当前还无法避免的塑料垃圾累积。”
原文链接：
https://phys.org/news/2017-04-caterpillar-bags-biodegradable-solution-plastic.html
论文信息
标题 Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella
期刊 Current Biology
日期 April 24, 2017.
摘要 Plastics are synthetic polymers derived from fossil oil and largely resistant to biodegradation. Polyethylene (PE) and polypropylene (PP) represent ∼92% of total plastic production. PE is largely utilized in packaging, representing ∼40% of total demand for plastic products (www.plasticseurope.org) with over a trillion plastic bags used every year [1] . Plastic production has increased exponentially in the past 50 years ( Figure S1 A in Supplemental Information , published with this article online). In the 27 EU countries plus Norway and Switzerland up to 38% of plastic is discarded in landfills, with the rest utilized for recycling (26%) and energy recovery (36%) via combustion (www.plasticseurope.org), carrying a heavy environmental impact. Therefore, new solutions for plastic degradation are urgently needed. We report the fast bio-degradation of PE by larvae of the wax moth Galleria mellonella, producing ethylene glycol.
链接 http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)30231-2?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982217302312%3Fshowall%3Dtrue
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