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小蟲成地球救星 科學家發現大蠟蛾幼蟲分解塑膠的秘密

2022/11/07 環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;許祖菱、林大利 審校

 圖/pexels
圖/pexels

西班牙高等科學研究委員會(CSIC)的科學家在2017年就已發現,大蠟蛾(Greater Wax Moth,學名:Galleria mellonella)幼蟲可以降解聚乙烯,此特性有望應用於處理塑膠廢棄物上。

如今他們更進一步發現其運作機制──這是因為大蠟蛾幼蟲的唾液,含有屬於酚氧化族的酶,這種酶在室溫下就可以迅速降解聚乙烯。這份研究成果已刊登於《自然通訊(Nature Communications)》期刊。

研究發現,大蠟蛾幼蟲的唾液能降解聚乙烯。 圖片來源:<a href=
研究發現,大蠟蛾幼蟲的唾液能降解聚乙烯。 圖片來源:César Hernández/CSIC

蠟蟲唾液的秘密武器

這項研究的主持者,現任CSIC生物研究中心研究員貝托奇尼(Federica Bertocchini)表示,這些酶是第一種,也是唯一一種已知不需經初步處理,就可降解聚乙烯的酶。

聚乙烯是最堅韌和使用最廣泛的塑膠原料之一,與聚丙烯、聚苯乙烯合計占塑膠總產量的70%。然而,目前所知只有少數微生物能降解聚乙烯,且需要在特定條件下,牠們才會緩慢地降解塑膠。

幾年前,貝托奇尼的團隊就發現屬於鱗翅目的大蠟蛾幼蟲,只需要接觸塑膠1個小時,其唾液中的酶就能迅速氧化和分解塑膠中的聚合物。

貝托奇尼解釋:「要降解塑膠,必須讓氧氣穿透聚合物(塑膠分子),這是氧化的第一步。在正常的環境條件下,通常是透過曝曬在陽光或高溫下數月,甚至數年才能做到,這也是聚乙烯等塑膠降解過程中的瓶頸。」而大蠟蛾幼蟲的唾液可以氧化塑膠,克服瓶頸以加速塑膠分解

源於蜂蠟的超能力

蜂蠟當中富含酚類物質,這種酶可以幫助蠟蟲分解蜂蠟。 圖片來源:Richard W...
蜂蠟當中富含酚類物質,這種酶可以幫助蠟蟲分解蜂蠟。 圖片來源:Richard Woeber/Pixabay

研究人員使用電子顯微鏡,分析了蠟蟲唾液裡的大量蛋白質,並從唾液中分離出兩種酶,可以複製唾液的氧化作用。這兩種屬於多酚氧化酶族的酶,分別是 Demetra和Ceres。

至於大蠟蛾幼蟲為何有這種特殊的能力?研究人員推測,為了抵禦昆蟲或幼蟲咬食,有些植物中含有酚類物質,連帶蜂蠟中也含有酚。而大蠟蛾幼蟲是以蜂蠟和花粉為食,為了能順利進食,經長時間演化後,牠們的唾液裡就有了這種特殊的酶。剛好,酚也用在塑膠的添加劑裡,於是,大蠟蛾幼蟲的唾液就有了可以分解塑膠的能力。但研究人員強調,這些只是推測,需要進一步研究才能瞭解其運作。

參考資料

1. CSIC(2022年5月24日),Wax worm saliva contains enzymes

capable of breaking down plastics

2. 衛報(2022年10月4日),Wax worm saliva rapidly breaks down plastic bags, scientists discover

3. Wax worm saliva and the enzymes therein are the key to polyethylene degradation, Communications, DOI:10.1101/2022.04.08.487620v1

本文授權轉載自《環境資訊中心》(原文標題:小蟲成地球救星 科學家發現大蠟蛾幼蟲分解塑膠的秘密


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