EN / DA
Miljø og bæredygtighed

Møl skal hjælpe i kampen mod plastforurening

De seneste år er der kommet stadig mere fokus på al den plast, der ender i naturen, hvor den skæmmer og giver anledning til ophobning af mikroplast i fødekæder på land og i hav. Der findes dog organismer, der tilsyneladende kan nedbryde plast; fx et voksmøl, der normalt lever af bivoks og honning i en bikube. Nu er forskere kommet nærmere en forståelse af, hvordan møllene nedbryder plasten. Målet er at kunne genskabe processerne, så plast kan genbruges frem for at blive afbrændt i store anlæg.

Biavlerne forbander dem langt væk. Larver af store voksmøl (Galleria mellonella) gnasker sig nemlig lystigt gennem biernes kuber og ødelægger dermed honninghøsten, men forskere har fundet ud af, at det ikke bare er bikuber, møllarverne kan fortære. De kan også nedbryde visse typer af plast. Præcis hvordan, har man hidtil ikke helt forstået. Nu er forskere kommet et skridt nærmere svaret på, hvordan møllarverne fortærer den ellers svært nedbrydelige plast.

”Det store spørgsmål har været, om det er møllarverne selv eller bakterierne inde i dem, der nedbryder plasten. Vores nye forskning viser, at møllarvernes funktion formentlig er at præparere plasten, så overfladen bliver forøget mange tusinde gange. På den måde kan plasten hurtigere nedbrydes efterfølgende, men selve nedbrydningen tager bakterierne inde i møllarverne sig tilsyneladende af. Hvis vi kan lære at kopiere den her symbiotiske nedbrydning, kan vi måske i fremtiden have anlæg, hvor plast kan nedbrydes og plastkomponenter genanvendes,” forklarer Jeppe Lund Nielsen fra Institut for Kemi og Biovidenskab på Aalborg Universitet.

Silkefine plasttråde

Det er snart 3 år siden, at forskere på University of Cambridge fandt frem til den forbavsende egenskab ved møllarverne, der ellers normalt lever af bivoks og andre dele af bikuber, men de kan altså også fortære plastposer og madindpakning lavet af polyethylen, og den slags produceres der næsten 100 millioner tons af hvert år.

”Tidligere har det været foreslået, at møllarverne nedbryder plasten uafhængigt af deres tarmflora. Den usikkerhed ville vi forsøge at afklare med vores forsøg, så vi bedre kunne forstå både møllarvernes og bakteriernes rolle. Derfor prøvede vi at undersøge, hvordan proteinerne i møllarvernes spytkirtler påvirker plasten, og om de alene kunne nedbryde plast.”

Forskerne lukkede derfor møllarverne ind i små bokse og fodrede dem med deres yndlingsmad, honning og bivoks – suppleret med små stykker af plast. Efter 10 dage tog forskerne møllarverne ud og undersøgte både plast og spytkirtler.

”Vi fandt, at proteinerne i møllarvernes spytkirtler ikke nedbryder plasten, men derimod øger overfladen af plasten. Så de plaststykker var i stedet blevet til små silkefine tråde. På den måde havde møllarverne forøget overfladearealet tusindvis af gange. Vi kunne også se nogle små ændringer i de kemiske grupper på overfladen efter at have været gennem larven”.

Forskerne tolker resultaterne som et tegn på, at møllarverne præparerer plasten, inden den når tarmsystemet, hvor møllarverne formentlig får hjælp af bakterier til at stå for den egentlige nedbrydning af plasten. Et andet stort spørgsmål var så, om møllarverne faktisk fik energi ud af at spise plasten.

”Vi undersøgte derfor sammensætningen af proteiner i spytkirtlerne, og det viste, at møllarverne får ændret energiomsætning; eksempelvis blev de enzymer, der er forbundet med fedtsyrenedbrydning, aktiveret, ligesom sulthormoner blev udtrykt. Vi tolker resultaterne som, at møllarverne ikke får energi af at spise plasten, men nærmere at det stresser deres system, og det virker altså ikke som om, at de kan leve af det”.

Genanvendelige byggeklodser

De nye resultater tyder altså på, at møllarverne lever i en tæt symbiose med bakterierne, i hvilken larverne står for den indledende forarbejdning, mens bakterierne klarer den afgørende nedbrydning af stofferne, gennem hvilken næringen bliver udvundet af føden, som altså normalt består af bivoks og honning.

”Forskningen kom i stand, fordi vores iranske samarbejdspartnere var på udkig efter samarbejdspartnere, der kunne hjælpe dem med at undersøge og forstå fysiologi i de komplekse systemer. Altså hvordan organismer omsætter næring til energi. Vi arbejder normalt med at karakterisere mikrobiomer i eukaryote systemer, eksempelvis insekter, samt i tekniske systemer, så dette system er jo bare dobbelt interessant, da vi her kan aflure, hvordan naturen kombinerer insekternes forarbejdning inden bionedbrydning,” siger Jeppe Lund Nielsen.

Plast af polyethylen-typen påvirker vores økosystemer voldsomt, da den er nærmest ikke-nedbrydelig i naturen, men møllarverne har tilsyneladende knækket koden, om end det foregår meget langsomt i naturen. Forskerne håber derfor på sigt at kunne aflure og kopiere møllarvernes trick til at nedbryde noget af de 100 millioner tons plast, der årligt bruges til plastposer og indpakning.

”Hvis vi kan lære at forstå, hvilke enzymer møllarverne og bakterier bruger, kan vi måske kopiere de processer bioteknologisk, så vi i stedet for at forbrænde plast kan nedbryde den og genanvende nedbrydningsprodukterne. Disse byggeklodser kan så laves til ny plast eller bruges til at producere nye plast-polymerer.”

Impact of polyethylene on salivary glands proteome in Galleria mellonella” er udgivet i Comparative Biochemistry and Physiology. Jeppe Lund Nielsen modtog i 2016 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet ”Novel screening approaches for identification of enzymes of biotechnological interests directly in complex microbial consortia”.

Jeppe Lund Nielsen
Professor
Polyethylene pollutions are considered inert in nature and adversely affect the entire ecosystem. Larvae of greater wax moth (Galleria mellonella) have the ability to masticate and potentially biodegrade polyethylene films at elevated rates. The wax moth has been thought to metabolize PE independently of gut flora, however the role of the microbiome is poorly understood and degradation by the wax moth might be involved. To determine whether the salivary glands of the wax moth were potentially involved in the PE degradation, it was investigated how surface changes of polyethylene were affected by mastication and consumption. Formation of pitting and degradation intermediates including carbonyl groups, indicated that salivary glands could assist in polyethylene degradation. We investigated the biochemical effect of exposure by PE on the composition of the salivary gland proteome. The expression of salivary proteins was found to be affected by PE exposure. The proteins that were significantly affected by the exposure to PE revealed that the wax moth are undergoing general changes in energy levels, also enzymatic pathways associated to fatty acid beta oxidation during consumption to PE were induced.