科学网—吃塑料的虫子能成为解决微塑料问题的关键吗?
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2024-12-7 20:54
| 个人分类: 新科技 | 系统分类: 科普集锦
吃塑料的虫子能成为解决微塑料问题的关键吗
Figure 1. Photos of (a) the polypropylene (PP) face masks used in the study, (b) two individual face masks after melting and (c) multiple face masks after melting and grinding. (d) Twenty mealworms were placed in each replicate 250 ml beaker and fed a mixture of face mask and wheat bran, or just wheat bran. After most of the food mixture was eaten, (e) mealworms were frozen and mealworm frass (shown in the photo) was dissolved and searched for egested microplastics.
Figure 2. Mealworms feast on bran and microplastics in the lab. Credit: Michelle Tseng
之前关于“微塑料（ Microplastics ）”曾经写过几篇博文：如 微塑料研究（医学与健康）高引论文（ ≥200 次） 、 微塑料成为病原体和抗药性细菌的 “ 中心 ” 、 科学家首次在血液中发现微塑料 、 蛋清可以转化为一种过滤海水中微塑料的材料、牛胃中的微生物可以帮助降解回收塑料 、 体内的微纳塑料是在细胞分裂过程中传递的 、 首次从植物叶子上的水中发现了微塑料 、 纳米塑料如何影响新陈代谢 、 看不见的入侵者: 微塑料 是如何潜入你的大脑的？ “ 一项新研究发现人脑组织中存在微塑料 ” 、 7000 项微塑料研究表明，我们有一个真正的大问题 、“ 纳米塑料可以降低抗生素的有效性 ”等......今天再来介绍 吃塑料的虫子 。
据加拿大英属哥伦比亚大学 ( University of British Columbia 简称 UBC, Vancouver, BC, V6T 1Z4, Canada)2024 年 12 月 6 日提供的消息，吃塑料的虫子能成为解决微塑料问题的关键吗 ?( Could Plastic-Eating Bugs Be the Key to Solving Our Microplastic Problem? )
麦皮虫（ Mealworms ）可以吃掉并吸收塑料，这为减少污染提供了潜在的见解。塑料污染遍布世界各地的生态系统，并持续了几十年。昆虫能解决这个问题吗？
先前的研究发现，昆虫可以摄入和吸收纯的、未经提炼的微塑料，但只有在不现实的、食物匮乏的情况下。如被称为超级虫（ Zophobas atratus ）和黄粉虫（ yellow mealworms, Tenebrio molitor ），它们作为其他动物的食物在宠物店出售。它们会以聚丙烯（ polypropylene ）、聚氨酯（ polyurethane ）和另外三种塑料为食物。
温哥华英属哥伦比亚大学的米歇尔·茨奥博士（ Dr. Michelle Tseng ）希望对昆虫吃塑料进行更现实的测试。几乎所有早期的研究都使用粉末状塑料或一小块塑料；她的团队转而使用了标志性的长方形一次性口罩。这些口罩一些是用传统的聚丙烯制成的，另一些是用植物基塑料聚乳酸制成的。它们不仅能给昆虫提供基本的聚合物，还能提供制造商提供的真实添加剂。
该团队将口罩塑料熔化，并将其粉碎成微碎片。为了更真实的饮食，与麦麸混合在一起。“昆虫们几乎马上就开吃了，”米歇尔·茨奥说。结果发现，食用塑料并没有明显缩短昆虫的寿命。摄入所有的微塑料对它们自己的可食性有什么影响，这引发了一个问题，即如何将这些昆虫纳入一些可持续的食物链。它们现在适合以来喂鸡吗？米歇尔·茨奥说，“可能不会。”
通过部署大量饥饿的昆虫幼虫来从微塑料中拯救世界，更大的问题是速度 。 利用麦皮虫或其他微塑料食用者的更好方法是探索体化学（ body chemistry ），尤其是它们体内的微生物伙伴，以获得灵感。这可能会带来有用的废物分解技巧。
在一篇新的《生物学快报》 （ Biology Letters ）论文中， UBC 动物学家米歇尔·茨奥博士（ Dr. Michelle Tseng ）和校友 Shim Gicole 在一个更现实的场景中测试了麦皮虫，给它们喂磨碎的口罩（这是一种普通塑料制品）与麸皮的混合物。原文详见： Shim Gicole, Alexandra Dimitriou, Natasha Klasios, Michelle Tseng. Partial consumption of medical face masks by a common beetle species . Biology Letters, 2024; 20 (12). DOI: 10.1098/rsbl.2024.0380 . Published online: December 4, 2024.
现实的创痛（ Reality bites ）
昆虫在人类最喜欢的奇怪生物中排名很高：想想电影中的怪物灵感或极端生物物理学 （ extreme biophysics ）。当然，科学家们已经开始测试昆虫吃塑料的意愿和能力。麦皮虫就是自然界的食腐动物和分解者，它们可以在没有食物和水的情况下存活长达 8 个月，在食物匮乏的情况下，它们很乐意吃自己的同类。一项新的实验揭示了利用昆虫在防止地球被塑料淹没方面的有效性。
30 天后，研究小组发现，麦皮虫吃掉了大约一半的微塑料，每只虫大约吃了 150 粒，而且体重增加了。它们排出了所消耗的微塑料的一小部分，每毫克垃圾中约有 4 到 6 个颗粒，吸收了其余的。食用微塑料似乎不会影响昆虫的生存和生长。
生态学家米歇尔·茨奥博士及其同事在 2024 年 12 月 4 日的《生物学快报》（ Biology Letters ）上计算出， 100 只麦皮虫需要 138 天，即大约 4.5 个月的时间才能吃掉一个一次性口罩（ to eat just one disposable COVID-era face mask ）。
当谈到塑料时，小于 5 mm 的碎片尤其令人担忧。例如，研究人员将这些微塑料与心脏病发作和中风的高风险联系起来（ higher risks of heart attacks and strokes ）。
吃塑料的伙伴（ Plastic-eating partners ）
米歇尔·茨奥博士说，下一步将从昆虫的消化机制中学习如何分解微塑料，并扩大这些知识，以解决塑料污染问题。“也许我们可以把虫子视为朋友。我们每天都在用普通杀虫剂杀死数百万只昆虫，我们本可以向这些昆虫学习如何分解这些塑料和其他化学物质。”
上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览 原文 或者 相关报道 。
Global news (video): Are mealworms nature’s answer to the world’s microplastic problem? Science News : Here’s how long it would take 100 worms to eat the plastic in one face mask
Abstract
The widespread distribution of microplastics (MPs) in the environment has motivated research on the ecological significance and fate of these pervasive particles. Recent studies have demonstrated that MPs may not always have negative effects, and in contrast, several species of Tenebrionidae beetles utilized plastic as a food source in controlled laboratory experiments. However, most studies of plastic-eating insects have not been ecologically realistic, and thus it is unclear whether results from these experiments apply more broadly. Here, we quantified the ability of mealworms (Coleoptera: Tenebrionidae) to consume MPs derived from polypropylene and polylactic acid face masks; these are two of the most commonly used conventional and plant-based plastics. To simulate foraging in nature, we mixed MPs with wheat bran to create an environment where beetles were exposed to multiple food types. Mealworms consumed approximately 50% of the MPs, egested a small fraction, and consumption did not affect survival. This study adds to our limited knowledge of the ability of insects to consume MPs. Understory or ground-dwelling insects may hold the key to sustainable plastic disposal strategies, but we caution that research in this field needs to proceed concomitantly with reductions in plastic manufacturing.
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