Las larvas de escarabajo pueden sobrevivir solo con poliestireno
ARRIBA: Zophobus supergusanos ISTOCK.COM, SUMNERSGRAPHICSINC
Los gusanos carroñeros se han arrastrado por la Tierra durante 100 millones de años. Desde gusanos devoradores de huesos que se alimentaban de plesiosaurios hasta gusanos de harina y gusanos de hoy en día que se alimentan de materia orgánica en descomposición en el patio trasero, sus dietas han cambiado con el tiempo.
A medida que nos encontramos en medio de una crisis de contaminación plástica , los científicos han probado la alimentación de los llamados supergusanos, las larvas de Zophobas atratus, espuma de poliestireno, un tipo de poliestireno. Los gusanos no solo pudieron comer el material como su única dieta, sino que los investigadores descubrieron que su microbiota intestinal degradaba el poliestireno y convertía la sustancia compleja en dióxido de carbono, según los hallazgos publicados el 15 de marzo en Science of the Total Environment .
La investigación se basa en estudios previos que encontraron que los gusanos de cera y los gusanos de la harina también podían comer plástico.
Es realmente interesante ahora que estamos viendo múltiples insectos pequeños que pueden comen y degradan el poliestireno, así como algunos otros tipos de plásticos como el polietileno, dice Anja Malawi Brandon, candidata a doctorado en ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Stanford que no participó en el estudio. Esto es interesante porque está comenzando a pintar una imagen sobre lo que evolutivamente permite que esto suceda. Muchos de estos insectos, como los supergusanos o los gusanos de la harina. . . se desarrollaron con el tiempo para ser carroñeros y comer y descomponer todo tipo de materiales que encontraron, incluido el material a base de madera, que es difícil de degradar.
Se estima que se produjeron 359 millones de toneladas de plástico en todo el mundo en 2018 , incluyendo 33 millones de toneladas de poliestireno, según los autores. El poliestireno es particularmente difícil de biodegradar debido a su estructura macromolecular recalcitrante. El material a menudo se desecha sin reciclar, lo que lo convierte en uno de los principales desechos plásticos acumulados en el medio ambiente.
Hace varios años, investigadores de la Escuela de Ciencias de la Vida del Instituto de Tecnología de Beijing en China estudiaron larvas de escarabajo del gusano de la harina, Tenebrio molitor, e informaron que los gusanos podían degradar y mineralizar la espuma de poliestireno, lo que confirma que las bacterias intestinales descomponen el poliestireno.
En su último proyecto, el equipo se convirtió en supergusanos, un nombre indicativo de su impresionante tamaño y gran apetito. Querían ver si el supergusano también era capaz de digerir y descomponer la espuma de poliestireno. Con 36 cm de largo, las larvas son cuatro veces más grandes que los gusanos de la harina, lo que podría significar que serían carroñeros de plástico efectivos. De hecho, cuando los gusanos fueron alimentados con poliestireno, la tasa de consumo promedio fue de aproximadamente 0,58 mg por día, que era cuatro veces más de lo que habían comido los gusanos de la harina.
El equipo alimentó a un grupo de supergusanos con espuma de poliestireno como único alimento. dieta y otro grupo una dieta normal de salvado durante un período de 28 días. Para probar cómo los gusanos digirieron el poliestireno, los investigadores analizaron el excremento. Usando cromatografía de permeación en gel y dos tipos de espectroscopia, el grupo descubrió que los gusanos habían despolimerizado las moléculas de poliestireno de cadena larga en productos de bajo peso molecular.
Los investigadores también pusieron a los supergusanos en dos incubadoras de vidrio diferentes, uno con los que habían sido alimentados con espuma de poliestireno y otro con gusanos que no habían sido alimentados con nada. Las incubadoras se sellaron con tapones de goma y se llenaron con aire comprimido sin dióxido de carbono. Los científicos recolectaron todo el dióxido de carbono que se produjo y restaron la cantidad producida por los gusanos no alimentados de la de los gusanos comedores de espuma de poliestireno. Una prueba de respirometría mostró que los supergusanos habían convertido el 36,7 por ciento de la espuma de poliestireno ingerida en dióxido de carbono.
La microbiota de los supergusanos contribuyó a la descomposición de las espumas de poliestireno. El equipo usó antibióticos para suprimir el microbioma intestinal de los gusanos e informó que esto inhibía su capacidad para degradar el plástico.
Definitivamente es emocionante pensar en cómo podríamos recolectar bacterias de estos intestinos [gusanos], cultivarlas en aislamiento de los insectos, y luego hacer que degraden los plásticos un poco más ampliamente, dice Brandon.
En su artículo, los investigadores en Beijing escriben que esperan que sus hallazgos puedan abrir una nueva forma de aprovechar gusanos de la harina para degradar. . . otros tipos de [materiales], como el polietileno o el caucho. En particular, este tipo de investigación podría guiar la búsqueda de una enzima de las entrañas de estos gusanos que degrade el plástico y que podría ampliarse y comercializarse.
Yu Yang, quien dirigió el grupo de Beijing, está trabajando en este sentido. meta. Ahora estamos aislando unas pocas bacterias del intestino de los supergusanos y probando su capacidad de degradación del plástico, le dice a The Scientist en un correo electrónico.
Tengo muchas esperanzas de que identificaremos el enzimas capaces de [degradar el plástico] y eventualmente desarrollar un juego de herramientas biotecnológicas, coincide Federica Bertocchini, bióloga del desarrollo del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas en Madrid, España, que no participó en el estudio.
Los gusanos de la harina y los supergusanos se utilizan a menudo como alimento para animales como aves y reptiles, debido a su alto contenido de proteínas y grasas. En diciembre, Brandon y sus colegas descubrieron que los gusanos de la harina podían comer poliestireno que incluía un retardante de llama tóxico común, el hexabromociclododecano (HBCD), y todavía sirven como alimento seguro para otros animales. El equipo descubrió que los gusanos de la harina alimentados con poliestireno cargado con HBCD eran tan saludables como los gusanos que tenían una dieta normal, y los camarones que comían los gusanos alimentados con poliestireno también estaban saludables. Ella dice que ella y sus colegas se sorprendieron con los resultados, ya que sospechaban que los químicos como el HBCD se bioacumularían en los camarones.
Si estos gusanos carroñeros han evolucionado y se han adaptado a su entorno para consumir nuevos materiales o No está claro si han tenido tales habilidades para digerir plásticos todo el tiempo. Podría ser fortuito que estos insectos ya tuvieran una enzima que pudiera iniciar ese proceso, dice Brandon. El plástico representa mucha energía. Tienen mucho carbono y energía para cualquier bacteria u organismo que pueda acceder a él. Por lo tanto, tiene sentido que podría haber algún tipo de impulso evolutivo para descomponer estos productos densos y de alta energía.
Y. Yang et al., Biodegradación y mineralización de poliestireno por supergusanos que comen plástico Zophobas atratus, Science of The Total Environment, 708:135233, 2020.
Nayanah Siva es una escritora científica residente en Londres. Síguela en Twitter @nayanah.