在肯尼亞發(fā)現(xiàn)的食塑料昆蟲(chóng)在非洲尚屬首例

在對(duì)抗塑料污染的斗爭(zhēng)中，有一個(gè)令人興奮的新發(fā)現(xiàn)：能夠消耗聚苯乙烯的黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)。

它們加入了一小群昆蟲(chóng)的行列，這些昆蟲(chóng)被發(fā)現(xiàn)能夠分解污染塑料，盡管這是第一次發(fā)現(xiàn)原產(chǎn)于非洲的昆蟲(chóng)物種能夠做到這一點(diǎn)。

聚苯乙烯，俗稱(chēng)聚苯乙烯泡沫塑料，是一種廣泛用于食品、電子和工業(yè)包裝的塑料材料。它很難分解，因此很耐用。傳統(tǒng)的回收方法（如化學(xué)和熱處理）成本高昂，并且會(huì)產(chǎn)生污染物。這就是我們想要探索管理這種持久性廢物的生物方法的原因之一。

我是國(guó)際昆蟲(chóng)生理學(xué)和生態(tài)學(xué)中心的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的一員，他們已找到肯尼亞小黃粉蟲(chóng)的幼蟲(chóng)可以咀嚼聚苯乙烯，并在它們的腸道中寄生細(xì)菌，幫助分解這種物質(zhì)。

較小的黃粉蟲(chóng)是阿爾菲托比烏斯暗色甲蟲(chóng)。幼蟲(chóng)期持續(xù) 8 到 10 周。較小的黃粉蟲(chóng)主要存在于溫暖的家禽飼養(yǎng)室中，可以提供持續(xù)的食物供應(yīng)——這是它們生長(zhǎng)和繁殖的理想條件。

雖然較小的黃粉蟲(chóng)被認(rèn)為起源于非洲，但它們可以在世界上許多國(guó)家找到。然而，我們?cè)谘芯恐写_定的物種可能是阿爾菲托比烏斯屬。我們正在進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查以確認(rèn)這種可能性。

我們的研究還檢查了這種昆蟲(chóng)的腸道細(xì)菌。我們想確定可能支持塑料降解過(guò)程的細(xì)菌群落。

塑料污染水平處于極高水平在一些非洲國(guó)家。盡管塑料垃圾是全球面臨的主要環(huán)境問(wèn)題，但非洲面臨的特別的挑戰(zhàn)由于塑料產(chǎn)品的大量進(jìn)口、低再利用率和缺乏這些產(chǎn)品的回收利用。

通過(guò)研究這些天然的“塑料食者”，我們希望創(chuàng)造出新的工具，幫助更快、更有效地處理塑料垃圾。與其將大量這些昆蟲(chóng)釋放到垃圾場(chǎng)（這不切實(shí)際），不如在工廠、垃圾填埋場(chǎng)和清理場(chǎng)使用它們產(chǎn)生的微生物和酶。這意味著塑料垃圾可以以更容易大規(guī)模管理的方式處理。

主要發(fā)現(xiàn)

我們進(jìn)行了一次為期一個(gè)多月的試驗(yàn)。幼蟲(chóng)單獨(dú)喂食聚苯乙烯，單獨(dú)喂食麩皮（一種營(yíng)養(yǎng)豐富的食物）或聚苯乙烯和麩皮的組合。

我們發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯-麩皮飲食中的黃粉蟲(chóng)比單獨(dú)食用聚苯乙烯的黃粉蟲(chóng)存活率更高。我們還發(fā)現(xiàn)，他們比只吃聚苯乙烯的人更有效地消耗聚苯乙烯。這突出了確保昆蟲(chóng)仍然具有營(yíng)養(yǎng)豐富的飲食的好處。

雖然僅吃聚苯乙烯的飲食確實(shí)支持黃粉蟲(chóng)的生存，但它們沒(méi)有足夠的營(yíng)養(yǎng)來(lái)使它們有效地分解聚苯乙烯。這一發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)了昆蟲(chóng)均衡飲食對(duì)最佳消費(fèi)和降解塑料的重要性。昆蟲(chóng)可能會(huì)吃聚苯乙烯，因?yàn)樗饕商己蜌浣M成，這可能為它們提供能源。

在試驗(yàn)期間，聚苯乙烯麩皮飲食中的黃粉蟲(chóng)能夠分解約 11.7% 的總聚苯乙烯。

腸道細(xì)菌

對(duì)黃粉蟲(chóng)腸道的分析顯示，根據(jù)飲食的不同，細(xì)菌組成發(fā)生了顯著變化。了解細(xì)菌組成的這些變化至關(guān)重要，因?yàn)樗沂玖四男┪⑸锓e極參與分解塑料。這將幫助我們分離可用于塑料降解工作的特定細(xì)菌和酶。

研究發(fā)現(xiàn)，以聚苯乙烯為食的幼蟲(chóng)的腸道中含有更高水平的變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)，這些細(xì)菌可以適應(yīng)各種環(huán)境并分解各種復(fù)雜物質(zhì)。

細(xì)菌，如克魯伊維拉,乳球菌屬,檸檬酸桿菌和克雷伯 菌也特別豐富，并且已知可以產(chǎn)生能夠消化合成塑料的酶。大規(guī)模使用時(shí)，這些細(xì)菌不會(huì)對(duì)昆蟲(chóng)或環(huán)境有害。

細(xì)菌的豐富表明它們?cè)诜纸馑芰戏矫嫫鹬陵P(guān)重要的作用。這可能意味著黃粉蟲(chóng)可能天生沒(méi)有吃塑料的能力。

相反，當(dāng)他們開(kāi)始吃塑料時(shí)，他們腸道中的細(xì)菌可能會(huì)發(fā)生變化以幫助分解它。因此，黃粉蟲(chóng)胃中的微生物可以適應(yīng)不尋常的飲食，如塑料。

這些發(fā)現(xiàn)支持了我們的假設(shè)，即某些昆蟲(chóng)的腸道可以使塑料降解。這可能是因?yàn)樗鼈兡c道中的細(xì)菌可以產(chǎn)生分解塑料聚合物的酶。

這增加了分離這些細(xì)菌和產(chǎn)生的酶的可能性，以創(chuàng)造微生物解決方案，從而在更大范圍內(nèi)解決塑料垃圾問(wèn)題。

下一步

某些昆蟲(chóng)種類(lèi)，例如黃粉蟲(chóng)(Tenebrio molitor） 和超級(jí)蠕蟲(chóng)(Zophobas morio），已經(jīng)證明了消耗塑料的能力。他們能夠在腸道細(xì)菌的幫助下分解聚苯乙烯等物質(zhì)。

我們的研究是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)樗鼈?cè)重于原產(chǎn)于非洲的昆蟲(chóng)物種，這些物種尚未在塑料降解的背景下得到廣泛研究。

這種區(qū)域關(guān)注很重要，因?yàn)榉侵薜睦ハx(chóng)和環(huán)境條件可能與世界其他地區(qū)不同，這可能會(huì)為非洲環(huán)境中的塑料污染提供新的見(jiàn)解和實(shí)用的解決方案。

肯尼亞小黃粉蟲(chóng)消耗聚苯乙烯的能力表明，它可以在自然減少?gòu)U物方面發(fā)揮作用，特別是對(duì)于對(duì)傳統(tǒng)回收方法有抵抗力的塑料類(lèi)型。

未來(lái)的研究可能側(cè)重于分離和鑒定參與聚苯乙烯降解的特定細(xì)菌菌株，并檢查它們的酶。

我們希望弄清楚是否可以大規(guī)模生產(chǎn)這些酶以回收廢物。

此外，我們可能會(huì)探索其他類(lèi)型的塑料，以測(cè)試這種昆蟲(chóng)在更廣泛的廢物管理應(yīng)用中的多功能性。

擴(kuò)大使用較小的黃粉蟲(chóng)降解塑料還需要制定策略，以確保昆蟲(chóng)健康而不是長(zhǎng)時(shí)間食用塑料，以及評(píng)估由此產(chǎn)生的昆蟲(chóng)生物質(zhì)用于動(dòng)物飼料的安全性。

法蒂亞·哈米斯， 高級(jí)科學(xué)家，國(guó)際昆蟲(chóng)生理學(xué)與生態(tài)學(xué)中心

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