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【蟲蟲救地球?】歐洲害蟲能消化塑膠 或舒緩全球膠污染

2017/4/26 — 15:47

人類使用大量塑膠,但無法完全處理廢棄塑膠:全球堆填區與海洋滿佈數以萬億噸計的塑膠垃圾,這些垃圾縱能降解,也需要上百年時間。最新刊於 Current Biology 的研究顯示,歐洲一種害蟲有能力快速消化聚乙烯 (polyethylene, PE) 製造的膠袋,或能助舒緩嚴重環境塑膠污染。

西班牙坎塔布里亞生物醫學及生物技術研究所 (CSIC) 的 Federica Bertocchini 正職是個科學家,但業餘其實是個養蜂人。有一天她在清除蜂巢中的蠟蛾 (Galleria mellonella) 幼蟲,並暫時放到膠袋中存放。一個小時後她發現膠袋出現多個小孔,她看到情況後就知道這將會是個重要發現。

Credit: César Hernández / CSIC

Credit: César Hernández / CSIC

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有關蠟蛾

對歐洲養蜂戶來說蠟蛾是害蟲,因為牠們會在蜂巢中產卵,蠟蟲在孵化後吃掉蜂蠟,令農戶損失慘重。

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Bertocchini 聯同劍橋生物化學學者 Paolo Bombelli 與 Christopher Howe 進行計時實驗,以了解蠟蟲「消化」膠袋速度。團隊將約 100 條蠟蟲放進超市膠袋, 40 分鐘後該膠袋經已出現小孔; 12 小時後膠袋重量減少達 95 毫克,佔平均重 5.5 克的膠袋 1.6% 。團隊由此推算,每條蟲平均每小時能製造 2.2 個小孔,但 100 條蟲要花一整個月才可完全消化整個膠袋。

這個速度對比此前其他微生物降解塑膠速度快得多。去年有學者曾發現一種能分解塑膠的細菌,但其降解塑膠速度只為每日 0.13 毫克。

為了更了解蠟蟲「消化」膠袋的過程,且排除蠟蟲只是嘴嚼膠袋的可能性,團隊將已死蠟蟲攪碎,再把漿液塗於膠袋,發現膠袋重量同樣明顯減少,顯示蠟蟲體內的分泌如唾液腺,或消化系統的共生細菌,可以分解 PE 的化學鍵 (chemical bond) 並轉化成防凍劑甘醇 (ethylene glycol) 。

Credit: Cesar Hernández / CSIC

Credit: Cesar Hernández / CSIC

Bombelli 指,如果有單一酵素能產生塑膠降解的化學作用,以現時生物科技術而言,不難將之大規模應用。這個發現非常重要,將有效移除堆填區以及海洋中的塑膠垃圾。

PE 已大量應用在包裝及膠袋上,並佔歐洲 40% 膠製品需求,但當中有 38% 最終落入堆填區。而全球每年使用逾一兆個膠袋。重要的是,塑膠耐用不易爛;即使爛也只會變成碎片,繼續殘留於生態系統之中,對環境造成嚴重破壞。

由於蜂蠟是一系列不同油脂混合物,團隊將要進一步研究這種類似塑膠的天然聚合物 (polymer) 的份子結構。但是次報告已顯示, PE 降解與消化蜂蠟涉及切斷類同的化學鍵。

雖然 Bertocchini 計劃利用研究改善環境、減少塑膠廢料、拯救海體及其他受影響之地,但她強調,我們不應因為知道 PE 能被快速降解,而胡亂丟棄甚至增加使用,最終還是會破壞環境,影響下一代。

來源:
Phys.org, Caterpillar found to eat shopping bags, suggesting biodegradable solution to plastic pollution, 24 April 2017
National Geographic, This Bug Can Eat Plastic. But Can It Clean Up Our Mess?, 24 April 2017

報告:
Bombelli, P., Howe, C.J. & Bertocchini, F. (2017). Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology Vol. 27, issue 8, pR292-R293, 24 April 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.02.060

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho, TC Chow

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