Пластивор
Пластивор метаболизировать — это организм, способный разлагать и пластик . [1] [2] [3] [4] Хотя обычно считается, что пластик не поддается биологическому разложению , было обнаружено, что различные бактерии, грибы и насекомые его разлагают.
Определение
[ редактировать ]Пластиворы — это «организмы, которые используют пластик в качестве основного источника углерода и энергии». [3] Это не обязательно означает возможность удовлетворить все биологические потребности только за счет пластика. Например, мучные черви, питающиеся только пластиком, прибавляют в весе очень мало, в отличие от мучных червей, питающихся обычным рационом из отрубей . [5] Это связано с тем, что пластику не хватает воды и питательных веществ, необходимых для роста. [5] Мучные черви, которых кормят пластиком, все равно могут получать энергию из своего рациона, поэтому они не теряют вес, как это делают голодные мучные черви. [5]
Механизмы
[ редактировать ]Как для бактерий, так и для грибов-пластоядных животных первым шагом является прилипание спор к поверхности пластика посредством гидрофобных взаимодействий. [6]
Бактериальные пластифаги при культивировании на пластике на втором этапе образуют на поверхности биопленки. [7] [8] [9] С помощью ферментов они увеличивают шероховатость поверхности и окисляют пластик. [7] [8] [9] Окисление образует кислородсодержащие группы, такие как карбонильные группы , используемые бактериями для получения углерода и энергии, а также превращает пластик в более мелкие молекулы ( деполимеризация ). [7] [8]
Для грибных пластифагов вторым этапом является рост мицелия (корневых структур грибов, состоящих из нитевидных гиф ) на поверхности, а третьим этапом является секреция ферментов. [6] Как ферменты, так и механическая сила, создаваемая грибковыми гифами, разлагают пластик. [6]
Те же основные этапы окисления и деполимеризации происходят и у насекомых-пластоядных. [10] У насекомых бактерии в кишечнике играют роль в переваривании пластика. У мучных червей подавление этих бактерий с помощью антибиотиков лишает их способности переваривать полистирол, но полиэтилен низкой плотности все еще может в некоторой степени перевариваться. [9] [10] Сами насекомые тоже играют роль: слюна свиристелей содержит ферменты, окисляющие и деполимеризующие полиэтилен. [11]
Примеры
[ редактировать ]Нижеследующий список не является исчерпывающим. Пластивоядная активность, по-видимому, довольно распространена в природе: при отборе проб эндофитных грибов в Амазонии в 2011 году было обнаружено, что почти половина грибов проявила некоторую активность. [12]
Бактерии
[ редактировать ]Пластиковое загрязнение океанов поддерживает существование многих видов бактерий.
Алкафилильные бактерии Bacillus pseudofirmus и Salipaludibacillus agaradhaerens могут разлагать полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Эти бактерии могут разлагать ПЭНП сами по себе, но действуют быстрее в составе консорциума обоих видов, а разложение происходит еще быстрее, когда наночастицы оксида железа . добавляются [7]
Exiguobacterium sibiricum и E. undae , выделенные из водно-болотных угодий в Индии, могут разлагать полистирол. [8] Аналогичным образом, Exiguobacterium sp. Штамм YT2 был выделен из кишечника мучных червей, которые сами являются пластидорами и могут самостоятельно разлагать полистирол, хотя и не так быстро, как мучные черви. [9]
Ацинетобактер sp. AnTc-1, выделенный из кишечника личинок пластоядного красного мучного жука , также может самостоятельно разлагать полистирол. [13]
Ideonella sakaiensis и Comamonas testosteroni могут разлагать полиэтилентерефталат . [14] [15]
Грибы
[ редактировать ]Aspergillus Tubeingensis и некоторые изоляты Pestalotiopsis способны разлагать полиуретан. [6] [12]
Поликарбонат , основной материал для компакт-дисков , поражается рядом грибов: Bjerkandera adusta. [16] (первоначально ошибочно идентифицированный как Geotrichum sp. [17] ), Chaetomium globosum , Trichoderma atroviride , Coniochaeta sp., Cladosporium cladosporioides и Penicillium chrysogenum . [18]
Насекомые
[ редактировать ]Мучные черви ( Tenebrio molitor ), вид, обычно используемый в качестве корма для животных, могут потреблять полиэтилен и полистирол. [5] [9] [10] Его родственник T. obscurus также может потреблять полистирол. [19] а также суперчервь ( Zophobas morio ) и красный мучной жук ( Tribolium castaneum ) из разных родов одного семейства. [20] [13]
Пластиворность также встречается у чешуекрылых , а свиристели ( Galleria mellonella ) способны потреблять полиэтилен. [11] [21] Даже гомогенизация свиристелей и нанесение гомогената на полиэтилен может привести к его деградации. [21] Этот вид является самым быстрым из известных организмов, способных химически модифицировать полиэтилен: окисление происходит в течение одного часа после воздействия. [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Боктор, Джозеф (2024). «Природные пластиковые хищники: всесторонний и библиометрический обзор пластивных насекомых» . Полимеры . 16 (12): 1671. doi : 10.3390/polym16121671 . ПМЦ 11207432 . ПМИД 38932021 .
- ^ «Пластиворы: супермикробы и ферменты, разлагающие пластик» . Институт Висса . 19 октября 2023 г. Проверено 26 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Почему ученые говорят, что «пластиворы» могут стать решением проблемы пластикового загрязнения» . ПОЧЕМУ ? Проверено 26 февраля 2024 г.
- ^ Йирка, Боб; Физика.орг. «Личинки гусениц-пластиноядных, которые потребляют и метаболизируют полиэтилен» . физ.орг . Проверено 26 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д Ян, Ю; Ян, Цзюнь; У, Вэй-Мин; Чжао, Цзяо; Сун, Илин; Гао, Лунчэн; Ян, Руифу; Цзян, Лэй (20 октября 2015 г.). «Биодеградация и минерализация полистирола мучными червями, поедающими пластик: Часть 1. Химические и физические характеристики и изотопные тесты» . Экологические науки и технологии . 49 (20): 12080–12086. Бибкод : 2015EnST...4912080Y . doi : 10.1021/acs.est.5b02661 . ISSN 0013-936X . ПМИД 26390034 .
- ^ Jump up to: а б с д Хан, Сехрун; Надир, Садия; Шах, Зия Улла; Шах, Аамер Али; Карунаратна, Саманта К.; Сюй, Цзяньчу; Хан, Афсар; Мунир, Шахзад; Хасан, Фариха (2017). «Биодеградация полиэфирного полиуретана Aspergillus Tubeingensis» . Загрязнение окружающей среды . 225 : 469–480. Бибкод : 2017EPoll.225..469K . дои : 10.1016/j.envpol.2017.03.012 . ПМИД 28318785 .
- ^ Jump up to: а б с д Дж. Када, Эрика Джой (июнь 2019 г.). «Усиленное биоразложение полиэтилена низкой плотности in vitro с использованием алкалофильного бактериального консорциума с добавлением наночастиц оксида железа» (PDF) . Филиппинские научные письма . 12 .
- ^ Jump up to: а б с д Чаухан, Дипика; Агравал, Гунча; Дешмукх, Суджит; Рой, Сусанта Синха; Приядаршини, Рича (2018). «Образование биопленки Exiguobacterium sp. DR11 и DR14 изменяет свойства поверхности полистирола и инициирует биоразложение» . РСК Прогресс . 8 (66): 37590–37599. Бибкод : 2018RSCAd...837590C . дои : 10.1039/C8RA06448B . ISSN 2046-2069 . ПМК 9089450 . ПМИД 35558609 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ян, Ю; Ян, Цзюнь; У, Вэй-Мин; Чжао, Цзяо; Сун, Илин; Гао, Лунчэн; Ян, Руифу; Цзян, Лэй (20 октября 2015 г.). «Биодеградация и минерализация полистирола мучными червями, поедающими пластик: Часть 2. Роль кишечных микроорганизмов» . Экологические науки и технологии . 49 (20): 12087–12093. Бибкод : 2015EnST...4912087Y . doi : 10.1021/acs.est.5b02663 . ISSN 0013-936X . ПМИД 26390390 .
- ^ Jump up to: а б с Ян, Ли; Гао, Цзе; Лю, Ин; Чжуан, Гоцян; Пэн, Сявэй; У, Вэй-Мин; Чжуан, Сюлян (2021). «Биодеградация пенополистирола и пенополиэтилена низкой плотности в личинках Tenebrio molitor Linnaeus (Coleoptera: Tenebrionidae): широкая или ограниченная степень деполимеризации и микробная зависимость или независимость» . Хемосфера . 262 : 127818. Бибкод : 2021Chmsp.26227818Y . doi : 10.1016/j.chemSphere.2020.127818 . ПМИД 32771707 . S2CID 224882094 .
- ^ Jump up to: а б с Санлуис-Вердес, А.; Коломер-Видаль, П.; Родригес-Вентура, Ф.; Белло-Вилларино, М.; Спинола-Амилибия, М.; Руис-Лопес, Э.; Ильянес-Вичиозо, Р.; Кастровьехо, П.; Айзе Чильяно, Р.; Монтойя, М.; Фалабелла, П.; Пескера, К.; Гонсалес-Легаррета, Л.; Ариас-Паломо, Э.; Сола, М. (04 октября 2022 г.). «Слюна воскового червя и содержащиеся в ней ферменты являются ключом к разложению полиэтилена Galleria mellonella» . Природные коммуникации . 13 (1): 5568. Бибкод : 2022NatCo..13.5568S . дои : 10.1038/s41467-022-33127-w . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 9532405 . ПМИД 36195604 .
- ^ Jump up to: а б Рассел, Джонатан Р.; Хуанг, Джеффри; Ананд, Приа; Кучера, Каури; Сандовал, Аманда Г.; Данцлер, Кэтлин В.; Хикман, ДаШон; Господи, Джастин; Кимовец, Фарра М.; Коппштейн, Дэвид; Маркс, Дэниел Х.; Миттермиллер, Пол А.; Нуньес, Сальвадор Хоэль; Сантьяго, Марина; Таунс, Мария А. (2011). «Биодеградация полиэфирного полиуретана эндофитными грибами» . Прикладная и экологическая микробиология . 77 (17): 6076–6084. Бибкод : 2011ApEnM..77.6076R . дои : 10.1128/АЕМ.00521-11 . ISSN 0099-2240 . ПМК 3165411 . ПМИД 21764951 .
- ^ Jump up to: а б Ван, Чжэ; Синь, Синь; Ши, Сяофань; Чжан, Ялинь (15 июля 2020 г.). «Бактерия Acinetobacter, разлагающая полистирол, выделенная из личинок Tribolium castaneum» . Наука об общей окружающей среде . 726 : 138564. Бибкод : 2020ScTEn.72638564W . doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.138564 . ISSN 0048-9697 . ПМИД 32315854 . S2CID 216075743 .
- ^ Ёсида, Сёсуке; Хирага, Такехана, Танигучи, Икуо; Маэда, Ясухито; Миямото, Кэндзи; Кимура, Ода, Кохей (2016-03-11) . ассимилирует поли(этилентерефталат)» . Science . 351 (6278): 1196–1199. Bibcode : 2016Sci... doi : 10.1126 /science.aad6359 . ISSN 0036-8075 . PMID 26965627. 351.1196Y 46235 . .
- ^ Гун, Цзисянь; Конг, Тонгтонг; Ли, Юцян; Ли, Цюджин; Ли, Чжэн; Чжан, Цзяньфэй (30 ноября 2018 г.). «Биодеградация микропластика, полученного из поли(этилентерефталата), с помощью бактериальных цельноклеточных биокатализаторов» . Полимеры . 10 (12): 1326. дои : 10.3390/polym10121326 . ISSN 2073-4360 . ПМК 6401706 . ПМИД 30961251 .
- ^ Ромеро, Эльвира; Сперанца, Мариэла; Гарсия-Гвинея, Хавьер; Мартинес, Анхель Т.; Мартинес, Мария Хесус (2007). «Анаморф гриба белой гнили Bjerkandera adusta, способный колонизировать и разрушать компоненты компакт-диска» . Письма FEMS по микробиологии . 275 (1): 122–129. дои : 10.1111/j.1574-6968.2007.00876.x . hdl : 10261/47650 . ПМИД 17854471 .
- ^ Гарсия-Гвинея, Хавьер; Карденес, Виктор; Мартинес, Анхель Т.; Мартинес, Мария (2001). «Пути грибковой биотурбации на компакт-диске» . Naturwissenschaften . 88 (8): 351–354. Бибкод : 2001NW.....88..351G . дои : 10.1007/s001140100249 . ISSN 0028-1042 . ПМИД 11572018 . S2CID 7599290 .
- ^ Палермо, Анна М.; Джентиле, Антонио; Пеллегрино, Джузеппе (2021). «Документальное наследие: грибковое повреждение компакт-дисков» . Наука о наследии . 9 (1). дои : 10.1186/s40494-021-00609-x . ISSN 2050-7445 .
- ^ Пэн, Бо-Ю; Су, Имин; Чен, Жибин; Чен, Цзябин; Чжоу, Сюэфэй; Бенбоу, Марк Эрик; Криддл, Крейг С.; У, Вэй-Мин; Чжан, Ялей (07 мая 2019 г.). «Биодеградация полистирола темными (Tenebrio obscurus) и желтыми (Tenebrio molitor) мучными червями (Coleoptera: Tenebrionidae)» . Экологические науки и технологии . 53 (9): 5256–5265. Бибкод : 2019EnST...53.5256P . doi : 10.1021/acs.est.8b06963 . ISSN 0013-936X . ПМИД 30990998 . S2CID 119102958 .
- ^ Сунь, Цзяруй; Прабху, Апурва; Арони, Сэмюэл Т.Н.; Ринке, Кристиан (30 июня 2022 г.). «Изучение биоразложения пластика: состав сообщества и функциональные возможности микробиома суперчервя (Zophobas morio) в испытаниях с кормлением пенополистирола» . Микробная геномика . 8 (6). дои : 10.1099/mgen.0.000842 . ISSN 2057-5858 . ПМЦ 9455710 . PMID 35678705 .
- ^ Jump up to: а б Бомбелли, Паоло; Хау, Кристофер Дж.; Бертоккини, Федерика (2017). «Биоразложение полиэтилена гусеницами восковой моли Galleria mellonella» . Современная биология . 27 (8): Р292–Р293. Бибкод : 2017CBio...27.R292B . дои : 10.1016/j.cub.2017.02.060 . hdl : 10261/164618 . ПМИД 28441558 .
