آكل البلاستيك

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
ديدان الوجبة، مثال على الحيوانات التي تتغذى على البلاستيك

الكائن الحي الذي يتغذى على البلاستيك هو كائن حي قادر على تحليل البلاستيك واستقلابه . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] على الرغم من أن البلاستيك يُعتقد عادةً أنه غير قابل للتحلل البيولوجي ، فقد وُجد أن مجموعة متنوعة من البكتيريا والفطريات والحشرات قادرة على تحليله.

تعريف

الكائنات التي تتغذى على البلاستيك هي "كائنات حية تستخدم البلاستيك كمصدر أساسي للكربون والطاقة". [ 3 ] لا يعني هذا بالضرورة قدرتها على تلبية جميع احتياجاتها البيولوجية من البلاستيك وحده. على سبيل المثال، تُظهر ديدان الوجبة التي تتغذى على البلاستيك فقط زيادة طفيفة جدًا في الوزن، على عكس ديدان الوجبة التي تتغذى على نظام غذائي طبيعي من النخالة . [ 5 ] ويعود ذلك إلى افتقار البلاستيك للماء والمغذيات اللازمة للنمو. [ 5 ] مع ذلك، تستطيع ديدان الوجبة التي تتغذى على البلاستيك استخلاص الطاقة من غذائها، لذا فهي لا تفقد وزنها كما تفعل ديدان الوجبة الجائعة. [ 5 ]

الآليات

بالنسبة لكل من البكتيريا والفطريات التي تتغذى على البلاستيك، فإن الخطوة الأولى هي التصاق الأبواغ بسطح البلاستيك عبر التفاعلات الكارهة للماء . [ 6 ]

رسم تخطيطي يوضح كيفية استقلاب بكتيريا Ideonella sakaiensis للبلاستيك

تُشكّل البكتيريا المُتغذية على البلاستيك، عند زراعتها على البلاستيك، أغشية حيوية على السطح كخطوة ثانية. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] وباستخدام الإنزيمات ، تزيد هذه البكتيريا من خشونة السطح وتؤكسد البلاستيك. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] تُنتج الأكسدة مجموعات مؤكسدة مثل مجموعات الكربونيل ، التي تستخدمها البكتيريا للحصول على الكربون والطاقة، كما تُحوّل البلاستيك إلى جزيئات أصغر ( إزالة البلمرة ). [ 7 ] [ 8 ]

بالنسبة للفطريات التي تتغذى على البلاستيك، تتمثل الخطوة الثانية في نمو الخيوط الفطرية (تراكيب تشبه جذور الفطريات، تتكون من خيوط دقيقة ) على السطح، بينما تتمثل الخطوة الثالثة في إفراز الإنزيمات. [ 6 ] تعمل كل من الإنزيمات والقوة الميكانيكية الناتجة عن الخيوط الفطرية على تحليل البلاستيك. [ 6 ]

باتباع نفس العملية الكيميائية الأساسية التي تقوم بها الفطريات والبكتيريا، تقوم الحشرات التي تتغذى على البلاستيك بأكسدة البلاستيك وتفكيكه لهضمه. [ 10 ] على سبيل المثال، يحتوي لعاب ديدان الشمع على إنزيمات قادرة على أكسدة البولي إيثيلين وتفكيكه. [ 11 ] قد تستخدم الحشرات أيضًا إنزيمات تنتجها الميكروبات المعوية . فعلى سبيل المثال، في ديدان الوجبة، يؤدي تعقيم الميكروبيوم المعوي باستخدام المضادات الحيوية إلى تثبيط قدرتها على هضم البوليسترين. [ 9 ] [ 10 ]

أمثلة

القائمة التالية ليست شاملة. يبدو أن النشاط اللدن شائع جدًا في الطبيعة، حيث وجدت دراسة أجريت عام 2011 على عينات من الفطريات الداخلية في الأمازون أن ما يقرب من نصف الفطريات أظهرت بعض النشاط. [ 12 ]

البكتيريا

يساهم التلوث البلاستيكي في المحيطات في دعم العديد من أنواع البكتيريا.

تستطيع بكتيريا Bacillus pseudofirmus و Salipaludibacillus agaradhaerens المحبة للقلويات تحليل البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). تستطيع هذه البكتيريا تحليل LDPE بمفردها، لكنها تعمل بشكل أسرع عند وجودها مجتمعة، ويزداد التحلل سرعةً عند إضافة جزيئات أكسيد الحديد النانوية . [ 7 ]

تستطيع بكتيريا Exiguobacterium sibiricum و E. undae ، المعزولة من أرض رطبة في الهند، تحليل البوليسترين. [ 8 ] وبالمثل، تم عزل سلالة Exiguobacterium sp. YT2 من أمعاء ديدان الوجبة، وهي من الحيوانات التي تتغذى على البلاستيك، وتستطيع تحليل البوليسترين بمفردها، وإن كان ذلك بوتيرة أبطأ من ديدان الوجبة. [ 9 ]

يمكن لبكتيريا Acinetobacter sp. AnTc-1، المعزولة من أمعاء يرقات خنفساء الدقيق الحمراء التي تتغذى على البلاستيك ، أن تحلل البوليسترين بنفسها. [ 13 ]

يمكن لبكتيريا Ideonella sakaiensis و Comamonas testosteroni تحليل بولي إيثيلين تيريفثالات . [ 14 ] [ 15 ]

الفطريات

تستطيع فطريات Aspergillus tubingensis والعديد من عزلات فطر Pestalotiopsis تحليل البولي يوريثان. [ 6 ] [ 12 ]

تتعرض مادة البولي كربونات ، وهي المادة الرئيسية في الأقراص المدمجة ، لهجوم من مجموعة من الفطريات: Bjerkandera adusta [ 16 ] (التي تم تحديدها خطأً في البداية على أنها Geotrichum sp. [ 17 ] )، و Chaetomium globosum ، و Trichoderma atroviride ، و Coniochaeta sp.، و Cladosporium cladosporioides ، و Penicillium chrysogenum . [ 18 ]

الحشرات

تستطيع ديدان الوجبة ( Tenebrio molitor )، وهي نوع شائع الاستخدام كعلف للحيوانات، استهلاك البولي إيثيلين والبوليسترين. [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ] كما يستطيع نظيرها T. obscurus استهلاك البوليسترين أيضًا، [ 19 ] وكذلك دودة الوجبة العملاقة ( Zophobas morio ) وخنفساء الدقيق الحمراء ( Tribolium castaneum) من أجناس مختلفة في نفس العائلة. [ 20 ] [ 13 ]

دودة شمعية

يحدث التهام البلاستيك أيضاً في رتبة حرشفيات الأجنحة ، حيث تستطيع ديدان الشمع ( Galleria mellonella ) استهلاك البولي إيثيلين. [ 11 ] [ 21 ] حتى أن تجانس ديدان الشمع وتطبيق المتجانس على البولي إيثيلين قد يؤدي إلى تحلله. [ 21 ] يُعد هذا النوع أسرع الكائنات الحية المعروفة في تعديل البولي إيثيلين كيميائياً، حيث تحدث الأكسدة في غضون ساعة واحدة من التعرض. [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بوكتور، جوزيف (2024). " مفترسات البلاستيك في الطبيعة: مراجعة شاملة وببليومترية للحشرات آكلة البلاستيك" . بوليمرات . 16 (12): 1671. doi : 10.3390/polym16121671 . PMC 11207432. PMID 38932021 .  
  2. ↑ "مُتَفَكِّرات البلاستيك: ميكروبات فائقة وإنزيمات مُحَلِّلة للبلاستيك" . معهد وايس . 19-10-2023 . تاريخ الاسترجاع: 26-02-2024 .
  3. 1 2 "لماذا يقول العلماء إن "آكلي البلاستيك" قد يكونون الحل لتلوث البلاستيك" . WHYY . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-02-2024 .
  4. ↑ ييركا، بوب؛ Phys.org. "يرقات العثة 'آكلة البلاستيك' التي تستهلك البولي إيثيلين وتستقلبه" . phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-02-2024 .
  5. 1 2 3 4 يانغ، يو؛ يانغ، جون؛ وو، وي مين؛ تشاو، جياو؛ سونغ، ييلينغ؛ غاو، لونغتشنغ؛ يانغ، رويفو؛ جيانغ، لي (2015-10-20). "التحلل البيولوجي وتعدين البوليسترين بواسطة ديدان الوجبة آكلة البلاستيك: الجزء 1. التوصيف الكيميائي والفيزيائي والاختبارات النظائرية" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 49 (20): 12080-12086 . Bibcode : 2015EnST...4912080Y . doi : 10.1021/acs.est.5b02661 . ISSN 0013-936X . PMID 26390034 .  
  6. 1 2 3 4 خان، سهرون؛ نادر، سعدية؛ شاه ضياء الله. شاه، عامر علي؛ كاروناراثنا، سامانثا سي؛ شو، جيانتشو؛ خان، أفسار؛ منير، شهزاد؛ حسن، فريحة (2017). "التحلل الحيوي للبولي يوريثان البوليستر بواسطة Aspergillus tubingensis" . التلوث البيئي . 225 : 469– 480. بيب كود : 2017EPoll.225..469K . دوى : 10.1016/j.envpol.2017.03.012 . بميد 28318785 . 
  7. 1 2 3 4 جي. كادا، إريكا جوي (يونيو 2019). "تحسين التحلل البيولوجي في المختبر للبولي إيثيلين منخفض الكثافة باستخدام مجموعة بكتيرية محبة للقلويات مدعمة بجزيئات نانوية من أكسيد الحديد" (ملف PDF) . رسائل العلوم الفلبينية . 12 .
  8. ١ ٢ ٣ ٤ تشوهان، ديبكا؛ أغراوال، غونشا؛ ديشموخ، سوجيت؛ روي، سوسانتا سينها؛ برياداراشيني، ريتشا (٢٠١٨). "تكوين الأغشية الحيوية بواسطة بكتيريا Exiguobacterium sp. DR11 وDR14 يُغير خصائص سطح البوليسترين ويُحفز التحلل البيولوجي" . RSC Advances . ٨ (٦٦): ٣٧٥٩٠–٣٧٥٩٩ . Bibcode : 2018RSCAd...837590C . doi : 10.1039/ C8RA06448B . ISSN 2046-2069 . PMC 9089450. PMID 35558609 .   
  9. 1 2 3 4 5 يانغ، يو؛ يانغ، جون؛ وو، وي مين؛ تشاو، جياو؛ سونغ، ييلينغ؛ غاو، لونغتشنغ؛ يانغ، رويفو؛ جيانغ، لي (2015-10-20). "التحلل البيولوجي وتعدين البوليسترين بواسطة ديدان الوجبة آكلة البلاستيك: الجزء 2. دور الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 49 (20): 12087-12093 . Bibcode : 2015EnST...4912087Y . doi : 10.1021/acs.est.5b02663 . ISSN 0013-936X . PMID 26390390 .  
  10. 1 2 3 يانغ، لي؛ غاو، جي؛ ليو، يينغ؛ تشوانغ، غوتشيانغ؛ بنغ، شياوي؛ وو، وي مين؛ تشوانغ، شوليانغ (2021). "التحلل البيولوجي لرغوة البوليسترين الموسع والبولي إيثيلين منخفض الكثافة في يرقات خنفساء الدقيق (Tenebrio molitor Linnaeus) (رتبة الخنافس: فصيلة الخنافس الداكنة): التحلل واسع النطاق مقابل التحلل محدود النطاق، والاعتماد على الميكروبات مقابل الاستقلال عنها" . مجلة كيموسفير . 262 127818. رمز Bibcode : 2021Chmsp.26227818Y . doi : 10.1016/j.chemosphere.2020.127818 . PMID 32771707. S2CID 224882094 .  
  11. 1 2 3 سانلويس فيرديس، أ؛ كولومر فيدال، P .؛ رودريجيز فينتورا، ف؛ بيلو فيلارينو، م.؛ سبينولا-أميليبيا، م.؛ رويز لوبيز، إي؛ إيلانيس فيسيوسو، آر؛ كاستروفيجو، ب. آيسي سيجليانو، آر؛ مونتويا، م. فالابيلا، ص. بيسكويرا، سي. غونزاليس ليغاريتا، L.؛ أرياس بالومو، إي؛ سولا، م. (2022-10-04). "إن لعاب دودة الشمع والإنزيمات الموجودة فيه هي المفتاح لتحلل البولي إيثيلين بواسطة جاليريا ميلونيلا" . اتصالات الطبيعة . 13 (1): 5568. بيب كود : 2022NatCo..13.5568S . doi : 10.1038/s41467-022-33127- w . ISSN 2041-1723 . PMC 9532405. PMID 36195604 .   
  12. 1 2 راسل، جوناثان ر.؛ هوانغ، جيفري؛ أناند، بريا؛ كوتشيرا، كاوري؛ ساندوفال، أماندا ج.؛ دانتزلر، كاثلين و.؛ هيكمان، داشون؛ جي، جاستن؛ كيموفيتش، فرح م.؛ كوبشتاين، ديفيد؛ ماركس، دانيال هـ.؛ ميترميلر، بول أ.؛ نونيز، سلفادور جويل؛ سانتياغو، مارينا؛ تاونز، ماريا أ. (2011). "التحلل البيولوجي للبوليستر والبولي يوريثان بواسطة الفطريات الداخلية" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 77 (17): 6076-6084 . Bibcode : 2011ApEnM..77.6076R . doi : 10.1128/AEM.00521-11 . ISSN 0099-2240 . PMC 3165411 . PMID 21764951 .   
  13. وانغ ، تشي؛ شين، شين؛ شي، شياوفان؛ تشانغ، يالين (15 يوليو 2020). "بكتيريا أسينيتوباكتر محللة للبوليسترين معزولة من يرقات خنفساء الدقيق الحمراء (Tribolium castaneum)" . مجلة علوم البيئة الشاملة . 726 138564. Bibcode : 2020ScTEn.72638564W . doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.138564 . ISSN 0048-9697 . PMID 32315854. S2CID 216075743 .   
  14. ^ يوشيدا، شوسوكي. هيراجا، كازومي؛ تاكيهانا، توشيهيكو؛ تانيجوتشي، إيكو؛ ياماجي، هيروناو؛ مايدا، ياسوهيتو؛ تويوهارا، كيوتسونا؛ مياموتو، كينجي؛ كيمورا، يوشيهارو؛ اودا ، كوهي (2016/03/11). "بكتيريا تتحلل وتستوعب البولي (إيثيلين تيريفثاليت)" . علوم . 351 (6278): 1196–1199 . بيب كود : 2016Sci...351.1196Y . دوى : 10.1126/science.aad6359 . ISSN 0036-8075 . بميد 26965627 . S2CID 31146235 .   
  15. ↑ غونغ، جيكسيان؛ كونغ، تونغتونغ؛ لي، يوتشيانغ؛ لي، تشيوجين؛ لي، تشنغ؛ تشانغ، جيانفي (30-11-2018). "التحلل البيولوجي للجسيمات البلاستيكية الدقيقة المشتقة من بولي (إيثيلين تيريفثالات) باستخدام محفزات حيوية من الخلايا البكتيرية الكاملة" . بوليمرات . 10 (12): 1326. doi : 10.3390/polym10121326 . ISSN 2073-4360 . PMC 6401706. PMID 30961251 .   
  16. ^ روميرو، الفيرا. إسبيرانزا، مارييلا؛ غارسيا غينيا، خافيير؛ مارتينيز، أنجيل T.؛ مارتينيز، ماريا خيسوس (2007). "صورة مشوهة لفطر العفن الأبيض Bjerkandera adusta قادر على استعمار وتحطيم مكونات القرص المضغوط" . رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS . 275 (1): 122-129 . دوى : 10.1111/j.1574-6968.2007.00876.x . اتش دي ال : 10261/47650 . بميد 17854471 . 
  17. ^ جارسيا غينيا، خافيير. كاردينيس، فيكتور؛ مارتينيز، انجيل T .؛ مارتينيز، ماريا (2001). "مسارات الاضطراب الحيوي الفطري في القرص المضغوط" . ناتورويسنشافتن . 88 (8): 351– 354. بيب كود : 2001NW .....88..351G . دوى : 10.1007/s001140100249 . ISSN 0028-1042 . بميد 11572018 . S2CID 7599290 .   
  18. ↑ باليرمو، آنا م.؛ جنتيلي، أنطونيو؛ بيليغرينو، جوزيبي (2021). "التراث الوثائقي: التلف الفطري في الأقراص المدمجة" . مجلة علوم التراث . 9 (1). doi : 10.1186/s40494-021-00609-x . ISSN 2050-7445 . 
  19. ↑ بنغ، بو يو؛ سو، ييمينغ؛ تشين، تشيبين؛ تشين، جيابين؛ تشو، شيويه فاي؛ بنبو، مارك إريك؛ كريدل، كريغ إس.؛ وو، وي مين؛ تشانغ، يالي (2019-05-07). "التحلل البيولوجي للبوليسترين بواسطة ديدان الوجبة الداكنة (Tenebrio obscurus) والصفراء (Tenebrio molitor) (رتبة الخنافس: عائلة Tenebrionidae)" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 53 (9): 5256-5265 . Bibcode : 2019EnST...53.5256P . doi : 10.1021/ acs.est.8b06963 . ISSN 0013-936X . PMID 30990998. S2CID 119102958 .   
  20. ↑ صن، جياروي؛ برابهو، أبورفا؛ أروني، صموئيل تي إن؛ رينكي، كريستيان (30 يونيو 2022). "رؤى حول التحلل البيولوجي للبلاستيك: تكوين المجتمع والقدرات الوظيفية للميكروبيوم الخاص بالدودة العملاقة (Zophobas morio) في تجارب التغذية على الستايروفوم" . علم الجينوم الميكروبي . 8 (6). doi : 10.1099/mgen.0.000842 . ISSN 2057-5858 . PMC 9455710. PMID 35678705 .   
  21. بومبيلي ، باولو؛ هاو، كريستوفر جيه؛ بيرتوكيني، فيديريكا (2017). "التحلل الحيوي للبولي إيثيلين بواسطة يرقات عثة الشمع Galleria mellonella" . علم الأحياء الحالي . 27 (8): R292– R293 . Bibcode : 2017CBio...27.R292B . doi : 10.1016/j.cub.2017.02.060 . hdl : 10261/164618 . PMID 28441558 .