{"id":110157,"date":"2022-05-31T07:03:00","date_gmt":"2022-05-31T05:03:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=110157"},"modified":"2022-05-30T09:23:04","modified_gmt":"2022-05-30T07:23:04","slug":"speichel-von-wachsmotten-enthalt-enzyme-die-plastik-abbauen-konnen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/speichel-von-wachsmotten-enthalt-enzyme-die-plastik-abbauen-konnen\/","title":{"rendered":"Speichel von Wachsmotten enth\u00e4lt Enzyme, die Plastik abbauen k\u00f6nnen"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Ein Team von CSIC-Forschern hat herausgefunden, dass der Speichel der Wachsmotte Plastik abbaut, was zahlreiche Anwendungsm\u00f6glichkeiten bei der Behandlung oder dem Recycling von Plastikabf\u00e4llen bieten k\u00f6nnte. Das Team entdeckte 2017, dass diese Raupenart (der Lepidoptera\u00a0Galleria mellonella<\/em>) in der Lage ist, Kunststoff (Polyethylen) abzubauen, und nun haben sie herausgefunden, wie sie das tut: Ihr Speichel enth\u00e4lt Enzyme (aus der Familie der Phenoloxidasen), die den Abbau von Polyethylen in kurzer Zeit und bei Raumtemperatur einleiten. Diese Enzyme sind die ersten und einzigen bekannten Enzyme, die Polyethylen-Kunststoff ohne Vorbehandlung abbauen k\u00f6nnen, so Federica Bertocchini, CSIC-Forscherin am Centro de Investigaciones Biol\u00f3gicas (CIB-CSIC), die die Studie leitete. Die Ergebnisse der Arbeit, deren \u00dcberpr\u00fcfung noch aussteht, wurden als Preprint im BioRxiv-Repository ver\u00f6ffentlicht. Die Studie wurde von der Roechling-Stiftung (Deutschland) finanziert.<\/p>\n\n\n\n

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Der Wachswurm baut Polyethylen dank Enzymen ab, die in seinem Speichel vorhanden sind. \u00a9 Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

“Um Kunststoff abzubauen, muss Sauerstoff in das Polymer (das Kunststoffmolek\u00fcl) eindringen. Dieser erste Oxidationsschritt, der in der Regel durch Sonneneinstrahlung oder hohe Temperaturen ausgel\u00f6st wird, ist ein Engpass, der den Abbau von Kunststoffen wie Polyethylen, einem der widerstandsf\u00e4higsten Kunststoffe, verlangsamt”, erkl\u00e4rt Bertocchini. “Deshalb dauert es unter normalen Umweltbedingungen Monate oder Jahre, bis sich Kunststoff abbaut”, f\u00fcgt Bertocchini hinzu.<\/p>\n\n\n\n

“Jetzt haben wir herausgefunden, dass Enzyme im Speichel der Wachsmotte diesen entscheidenden Schritt durchf\u00fchren: Sie oxidieren den Kunststoff. So k\u00f6nnen sie den Engpass des Kunststoffabbaus \u00fcberwinden und dessen Zersetzung beschleunigen”, f\u00fcgt sie hinzu.<\/p>\n\n\n\n

Polyethylen ist einer der widerstandsf\u00e4higsten und am h\u00e4ufigsten verwendeten Kunststoffe. Zusammen mit Polypropylen und Polystyrol macht es 70% der gesamten Kunststoffproduktion aus. Die Verschmutzung durch Plastik stellt eine Bedrohung f\u00fcr die Gesundheit und die Umwelt unseres Planeten dar, so dass dringend L\u00f6sungen zur Bek\u00e4mpfung des Plastikm\u00fclls gefunden werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Einer der vielversprechendsten Forschungsbereiche ist der Abbau von Kunststoffen mit biologischen Mitteln. Dieser Prozess wird als biologischer Abbau bezeichnet und ist mit Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen verbunden. Bislang k\u00f6nnen jedoch nur eine Handvoll Mikroorganismen die z\u00e4hen Kunststoffpolymere des Polyethylens abbauen. Und in den meisten F\u00e4llen ist eine aggressive Vorbehandlung erforderlich, um eine Oxidation zu gew\u00e4hrleisten und so den Mikroorganismen eine gewisse (wenn auch langsame) Wirkung auf den Kunststoff zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Plastik fressende Raupen<\/h3>\n\n\n\n

Vor einigen Jahren er\u00f6ffnete sich ein neues Forschungsfeld: Es wurde festgestellt, dass einige Insekten der Gattungen Lepidoptera und Coleoptera in der Lage sind, Polyethylen und Polystyrol abzubauen. “In unserem Labor haben wir das Insekt entdeckt, das am schnellsten zu sein scheint: die Larven des Lepidoptera Galleria mellonella<\/em>, auch bekannt als der Wachsmotte”, sagt Bertocchini. “Diese Larven waren in der Lage, die Polymere des Kunststoffs in sehr kurzer Zeit (nach nur einer Stunde Exposition) zu oxidieren und abzubauen.<\/p>\n\n\n\n

“In den letzten Jahren hat man versucht, herauszufinden, wie diese Insekten so etwas machen k\u00f6nnen. Viele Studien haben sich auf die Mikroorganismen konzentriert, die im Verdauungssystem dieser Larven leben, ausgehend von der Annahme, dass die Larven den Kunststoff als Nahrung nutzen k\u00f6nnen und dass der Abbau das Ergebnis ihrer Stoffwechselaktivit\u00e4t und des Verdauungsprozesses ist”, erinnert sich der Forscher. “Diese Annahme ist jedoch h\u00f6chst fragw\u00fcrdig, weshalb sich unsere Forschung von Anfang an auf die Mundh\u00f6hle der Larven konzentriert hat”, sagt sie.<\/p>\n\n\n\n

“Wir haben uns das Verhalten der Larven in Gegenwart von Polyethylen genau angesehen und festgestellt, dass die Enzyme im Speichel der Larven (d.h. die Fl\u00fcssigkeit, die aus dem Mund des Insekts gesammelt wird) in der Lage sind, Polyethylen abzubauen”, sagt Bertocchini. “Das Polymer oxidiert bei Kontakt mit Speichel und depolymerisiert innerhalb weniger Stunden. Wir haben abgebaute R\u00fcckst\u00e4nde identifiziert, die sich in Gegenwart ihres Speichels bilden”, sagt er.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus analysierten die Forscher den Speichel mit Hilfe der Elektronenmikroskopie und stellten einen hohen Proteingehalt fest. “Wir haben im Speichel zwei Enzyme isoliert, die die vom Speichel insgesamt verursachte Oxidation reproduzieren k\u00f6nnen”, sagt der Forscher. Diese beiden Proteine, Demetra und Ceres genannt, geh\u00f6ren zur Familie der Phenoloxidase-Enzyme.<\/p>\n\n\n\n

“Wir haben festgestellt, dass das Demetra-Enzym eine signifikante Wirkung auf Polyethylen hat und mit blo\u00dfem Auge sichtbare Spuren (kleine Krater) auf der Oberfl\u00e4che des Kunststoffs hinterl\u00e4sst; diese Wirkung wurde auch durch das Auftreten von Abbauprodukten best\u00e4tigt, die sich bilden, nachdem das Polyethylen diesem Enzym ausgesetzt wurde; das Ceres-Enzym oxidiert das Polymer, ohne jedoch sichtbare Spuren zu hinterlassen, was darauf schlie\u00dfen l\u00e4sst, dass die beiden Enzyme eine unterschiedliche Wirkung auf Polyethylen haben”, fasst sie zusammen.<\/p>\n\n\n\n

Die Funktionsweise der Phenoloxidase-Enzyme<\/h3>\n\n\n\n

Phenole sind Molek\u00fcle, die Pflanzen zur Verteidigung gegen potenzielle Feinde wie Insektenlarven einsetzen. Daher k\u00f6nnten Insekten Phenoloxidase-Enzyme produzieren, um Pflanzenphenole zu oxidieren und damit zu neutralisieren, so dass sie sich gefahrlos von den Pflanzen ern\u00e4hren k\u00f6nnen. Phenole sind auch in vielen Kunststoffadditiven enthalten, was sie zu Zielen f\u00fcr diese Enzyme machen und die notwendigen Bedingungen f\u00fcr die Oxidation und Depolymerisation des Kunststoffs schaffen k\u00f6nnte. “Bislang ist dies nur eine Spekulation, und es sind weitere Experimente erforderlich, um den Wirkungsmechanismus des Enzyms zu untersuchen”, warnen die Forscher.<\/p>\n\n\n\n

Eine noch interessantere Frage ist, wie die Wachsmotten diese F\u00e4higkeit erworben haben. Die Forscher vermuten, dass dies auf einen evolution\u00e4ren Prozess zur\u00fcckzuf\u00fchren sein k\u00f6nnte. “Wachsmotten ern\u00e4hren sich von Bienenwachs und Pollen einer Vielzahl von Pflanzenarten. In Anbetracht der Tatsache, dass Bienenwachs reich an Phenolen ist, w\u00e4re diese Art von Enzym f\u00fcr die W\u00fcrmer sehr n\u00fctzlich. Indirekt w\u00fcrde dies erkl\u00e4ren, warum Wachsmotten Polyethylen abbauen k\u00f6nnen. Bislang handelt es sich bei dieser Theorie jedoch nur um Spekulationen, und es sind weitere Studien erforderlich, die die Insektenbiologie mit der Biotechnologie kombinieren.<\/p>\n\n\n\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n