Проблема пластикового загрязнения окружающей среды приобрела глобальный масштаб. Ежегодно в мире производится сотни миллионов тонн пластика, значительная часть которого не перерабатывается, образуя огромные свалки и загрязняющие океаны. Поиск эффективных методов утилизации пластиковых отходов — одна из важнейших задач современности. Неожиданное решение может прийти из мира насекомых, а точнее — из недр африканских почв.

Исследование, проведенное в Кении, сосредоточилось на изучении ранее неизвестного вида жука-мукоеда, принадлежащего к семейству чернотелок (Tenebrionidae). Ученые предположили, что этот вид может обладать способностью к деградации полистирола — одного из наиболее распространенных и трудноразлагаемых видов пластика.

Для начала исследователи провели секвенирование полного митогенома жука. Анализ показал, что генетическая структура близка к роду Alphitobius, однако, ряд отличий позволяет предположить, что перед нами новый подвид или даже новый вид, требующий дальнейшего изучения.

В ходе экспериментов жуков кормили тремя видами пищи: чистой пшеничной мукой (контрольная группа), чистым полистиролом и смесью полистирола и пшеничной муки. Результат был удивительным: жуки успешно выживали и даже потребляли полистирол, причем скорость его потребления увеличивалась с течением времени, особенно в группе смешанного питания. Хотя выживаемость в группе с чистым полистиролом была немного ниже, чем в других группах, это не стало критическим фактором, что свидетельствует о потенциальной способности жуков к адаптации к данной пище.

Ключевым моментом исследования стало изучение состава микробиоты кишечника жуков в зависимости от рациона. Анализ 16S рРНК показал, что в кишечнике жуков, питающихся полистиролом, преобладают бактерии родов Kluyvera, Lactococcus, Klebsiella, Enterobacter и Enterococcus. В контрольной группе доминировали Stenotrophomonas. Это открытие подтверждает гипотезу о существовании синергического взаимодействия между жуками и их микробиотой в процессе деградации полистирола. Предполагается, что бактерии, населяющие кишечник насекомых, играют решающую роль в расщеплении полимера.

Наблюдения показали, что разнообразие микробиоты кишечника увеличивалось у жуков, питающихся смешанной пищей, в то время как в группе с чистым полистиролом разнообразие было несколько ниже. Это может указывать на сложность процесса деградации полистирола и требовать от бактерий определённой адаптации к среде обитания.

Результаты исследования открывают новые перспективы в области биоремедиации пластиковых отходов. Жуки-мукоеды, способные потреблять и, возможно, частично деградировать полистирол, представляют собой перспективный инструмент для разработки биотехнологических методов утилизации пластиковых отходов. Однако, перед внедрением этой технологии необходимо провести дополнительные исследования.

Изучение потенциала использования насекомых для разложения пластика — это новая область исследований, которая может значительно изменить подход к решению глобальной проблемы загрязнения окружающей среды. Объединение сил биологии, генетики и биотехнологии открывает путь к созданию экологически чистых и экономически выгодных методов утилизации пластика, способных перевести человечество к циркулярной модели экономики.