מדעני ה-NTU האכילו את התולעים בדיאטות פלסטיק שונות וחילצו את המיקרוביום מהמעיים שלהם, והדגירו אותם בצלוחיות ליצירת 'מעי תולעים' מלאכותי. קרדיט: NTU Singapore
קבוצת חוקרים מהאוניברסיטה הטכנולוגית של נאניאנג, סינגפור (NTU Singapore), יצרה 'מעי תולעים' מלאכותי המסוגל לפרק פלסטיק. חידוש זה מציג פתרון מבטיח בהשראת הטבע לטיפול בסוגיה העולמית של זיהום פלסטיק.
על ידי האכלת תולעים בפלסטיק וטיפוח חיידקים המצויים במעיים שלהם, חוקרים מבית הספר להנדסה אזרחית וסביבתית של NTU (CEE) ומהמרכז הסינגפורי להנדסת מדעי החיים הסביבתיים (SCELSE) הדגימו שיטה חדשה להאצת הפירוק הביולוגי של פלסטיק.
מחקרים קודמים הראו כי תולעי Zophobas atratus – הזחלים של החיפושית הכהה הנמכרים בדרך כלל כמזון לחיות מחמד ומוכרים כ"תולעי-על" בשל ערכם התזונתי – יכולים לשרוד על דיאטה של פלסטיק מכיוון שהמעיים שלה מכילים חיידקים המסוגלים לפרק סוגים נפוצים של פלסטי. עם זאת, השימוש בהם בעיבוד פלסטיק לא היה מעשי בשל הקצב האיטי של האכלה ותחזוקת התולעים.
מדעני NTU הדגימו כעת דרך להתגבר על האתגרים הללו על ידי בידוד חיידקי המעיים של התולעת ושימוש בהם כדי לבצע את העבודה ללא צורך בגידול תולעים בקנה מידה גדול.
(LR) חברים בצוות המחקר של NTU כוללים את ד"ר Sakcham Bairolia, עמית מחקר; פרופסור חבר קאו בין; וד"ר ליו ינאן, עמית מחקר. קרדיט: NTU Singapore
פרופסור חבר ב-NTU קאו בין בבית הספר ל-CEE וחוקר ראשי ב-SCELSE אמר, "תולעת בודדת יכולה לצרוך רק כמה מיליגרם של פלסטיק במהלך חייה, אז תארו לעצמכם את מספר התולעים שיהיה צורך אם היינו מסתמכים על עליהם לעבד את פסולת הפלסטיק שלנו. השיטה שלנו מבטלת את הצורך הזה על ידי הסרת התולעת מהמשוואה. אנו מתמקדים בחיזוק החיידקים השימושיים במעי התולעת ובבניית 'מעי תולעים' מלאכותי שיכול לפרק פלסטיק ביעילות".
המחקר, שפורסם לאחרונה ב איכות הסביבה הבינלאומיתעולה בקנה אחד עם המחויבות של האוניברסיטה לטפח חדשנות ותרגום מחקר לפתרונות מעשיים המועילים לחברה במסגרת התוכנית האסטרטגית לחמש שנים שלה NTU2025.
פיתוח מעי תולעים מלאכותי
כדי לפתח את השיטה שלהם, מדעני NTU האכילו שלוש קבוצות של תולעי-על בדיאטות פלסטיק שונות – פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE), פוליפרופילן (PP) ופוליסטירן (PS) – במשך 30 יום. קבוצת הביקורת ניזונה מדיאטה של שיבולת שועל.
מדעני NTU בחרו את הפלסטיק מכיוון שהם בין הפלסטיק הנפוצים ביותר בעולם, המשמשים בפריטים יומיומיים כמו קופסאות מזון ובקבוקי חומרי ניקוי. HDPE הוא סוג של פלסטיק הידוע בעמידות הפגיעה שלו, המקשה על פירוק.
חיידקים המצויים במעיים של תולעים אלו יכולים לפרק פלסטיק. קרדיט: האוניברסיטה הטכנולוגית של נאניאנג
לאחר האכלת התולעים מפלסטיק, מדענים חילצו את המיקרוביום מהמעי שלהם והדגרו אותם בצלוחיות המכילות חומרים מזינים סינתטיים וסוגים שונים של פלסטיק, ויצרו 'מעי תולעים' מלאכותי. במשך שישה שבועות, המיקרוביום הושאר לגדול בצלוחיות בטמפרטורת החדר.
עלייה בחיידקים משפילי פלסטיק
המדענים גילו שבהשוואה לקבוצת הביקורת, הצלוחיות שהכילו את המיקרוביום של המעיים מהתולעים שניזונו מפלסטיק הראו עלייה משמעותית בחיידקים מתכלים.
יתר על כן, הקהילות המיקרוביאליות שהתיישבו בפלסטיק בצלוחיות היו פשוטות יותר ומותאמות יותר לסוג הפלסטיק הספציפי מאשר החיידקים שנמצאו על פלסטיק שהוזן ישירות לתולעים. כאשר הקהילות המיקרוביאליות פשוטות יותר וממוקדות לסוג מסוים של פלסטיק, הדבר מתורגם לפוטנציאל לפירוק פלסטי יעיל יותר בעת שימוש ביישומים מהחיים האמיתיים.
המחבר הראשון של המחקר ד"ר ליו ינאן, עמית מחקר בבית הספר ל-CEE ו-SCELSE, אמר, "המחקר שלנו מייצג את הניסיון המוצלח הראשון שדווח לפתח קהילות חיידקים הקשורות לפלסטיק ממיקרוביומי מעיים של תולעים שניזונו מפלסטיק. באמצעות חשיפת המיקרוביום של המעי לתנאים ספציפיים, הצלחנו להגביר את שפע החיידקים המתכלים הקיימים ב'מעי התולעת' המלאכותיים שלנו, מה שמרמז שהשיטה שלנו יציבה וניתנת לשכפול בקנה מידה".
החוקרים אומרים שההוכחה לרעיון שלהם מניחה את הבסיס לפיתוח גישות ביוטכנולוגיות המשתמשות במיקרוביומים של המעיים של תולעים לעיבוד פסולת פלסטיק.
לקראת הצעדים הבאים שלהם, החוקרים רוצים להבין כיצד החיידקים במעי של תולעת העל מפרקים את הפלסטיק ברמה המולקולרית. הבנת המנגנון תעזור למדענים להנדס קהילות חיידקים משפילות פלסטיק לפרק פלסטיק ביעילות בעתיד.
