DOI: https://doi.org/10.3390/insects16020165
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40003794
تاريخ النشر: 2025-02-05
المؤلف: Isabel Vital-Vilchis وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تشكل تلوث البلاستيك تحديًا بيئيًا عالميًا كبيرًا، حيث يتم إعادة تدوير أقل من 10% من البلاستيك المنتج. يتم حرق غالبية نفايات البلاستيك أو إرسالها إلى مدافن النفايات أو إطلاقها في النظم البيئية الطبيعية، حيث تشكل مخاطر صحية خطيرة لكل من الحياة البرية والبشر. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لحلول مبتكرة وفعالة وصديقة للبيئة لمعالجة هذه المشكلة.
ظهر تقدم علمي ملحوظ حوالي عام 2014، يبرز القدرة الرائعة لبعض يرقات الحشرات على استهلاك البلاستيك. تركز هذه المراجعة على يرقات مختلفة معروفة بهذه القدرة، وخاصة يرقات الشمع، ويرقات الدقيق، واليرقات العملاقة، بالإضافة إلى أول الحشرات البالغة التي تم التعرف عليها باسم “مستهلكات البلاستيك”، وهي النمل الأبيض. بالإضافة إلى ذلك، تناقش المراجعة الميكروبات المعوية والإنزيمات الموجودة في هذه الحشرات التي تسهل تحلل البلاستيك، مما يبرز دورها المحتمل في التخفيف من تلوث البلاستيك.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية القضية الحرجة لتلوث البلاستيك، مشيرة إلى أن 9% فقط من 9 مليارات طن من البلاستيك المنتج قد تم إعادة تدويره. يشكل هذا التلوث تهديدات بيئية كبيرة، تعطل النظم البيئية وتغير الدورات الأساسية مثل دورات الكربون والمغذيات. يؤدي تراكم البلاستيك في بيئات مختلفة إلى مخاطر صحية خطيرة لكل من الحياة البرية والبشر، مما يستلزم حلولًا مبتكرة للتحلل وإعادة التدوير.
تتضمن نهجًا واعدًا في التكنولوجيا الحيوية استخدام الميكروبات وإنزيماتها لتفكيك البلاستيك إلى مكوناته الأصلية، والتي يمكن بعد ذلك إعادة استخدامها في منتجات قيمة. كما استكشفت التطورات الأخيرة استخدام يرقات الحشرات، مثل يرقات الدقيق ويرقات الشمع، لتحلل البلاستيك. ومن الجدير بالذكر أن أول دليل علمي على استهلاك يرقات الحشرات للبلاستيك ظهر في عام 2014، مع اكتشافات لاحقة تحدد بكتيريا معوية وإنزيمات معينة مسؤولة عن هذا التحلل. لقد سلط إدخال مصطلح “مستهلك البلاستيك” الضوء على إمكانيات هذه الكائنات في معالجة نفايات البلاستيك. تهدف هذه المراجعة إلى تقديم نظرة شاملة على أحدث النتائج المتعلقة بيرقات الشمع، ويرقات الدقيق، واليرقات العملاقة، مع التركيز على الميكروبات المعنية في تحلل البلاستيك والآليات الجزيئية التي تسهل هذه العملية.
نقاش
يسلط النقاش حول تلوث البلاستيك الضوء على الإنتاج الواسع وإعادة التدوير غير الكافية للبلاستيك، حيث تم إنتاج حوالي 8300 مليون طن متري بحلول عام 2017، وتشير التوقعات إلى أن 1200 طن متري ستتراكم في مدافن النفايات أو البيئة بحلول عام 2050. يركز النقاش بشكل أساسي على الراتنجات الشائعة مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، التي تشكل 81% من البلاستيك. تؤدي استمرارية البلاستيك في البيئة إلى تشكيل جزيئات البلاستيك الدقيقة، مما يشكل تهديدات كبيرة لكل من الحياة البرية وصحة الإنسان، بما في ذلك الاضطرابات الأيضية المحتملة والتسرطن. الجهود الحالية لإعادة التدوير غير كافية، حيث يتم إعادة تدوير 9% فقط من البلاستيك على مستوى العالم، مما يستلزم استكشاف استراتيجيات إدارة النفايات الأكثر فعالية.
تناقش هذه الفقرة أيضًا تحلل البلاستيك من خلال العوامل غير الحية والحيوية، مع التأكيد على دور الميكروبات والحشرات في هذه العملية. ومن الجدير بالذكر أن البكتيريا *Ideonella sakaiensis* قد تم التعرف عليها كقادرة على تحلل PET، بينما أظهرت يرقات الحشرات المختلفة، وخاصة من رتب Lepidoptera وColeoptera، إمكانيات في استهلاك وتحلل البلاستيك. على سبيل المثال، يمكن ليرقات *Galleria mellonella* تحلل البولي إيثيلين والبولي ستيرين باستخدام إنزيمات معينة، على الرغم من أن بقائها على نظام غذائي يتكون فقط من البلاستيك محدود. تؤكد النتائج على الحاجة إلى مزيد من البحث في الحلول الميكروبية والإنزيمية لإدارة نفايات البلاستيك، فضلاً عن الإمكانية لاستغلال الأيض الحشري للتخفيف من تلوث البلاستيك.
DOI: https://doi.org/10.3390/insects16020165
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40003794
Publication Date: 2025-02-05
Author(s): Isabel Vital-Vilchis et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
Plastic pollution poses a significant global environmental challenge, with less than 10% of produced plastic being recycled. The majority of plastic waste is either incinerated, sent to landfills, or released into natural ecosystems, where it poses serious health risks to both wildlife and humans. Consequently, there is an urgent need for innovative, efficient, and eco-friendly solutions to address this issue.
A notable scientific advancement emerged around 2014, highlighting the remarkable capacity of certain insect larvae to consume plastic. This review focuses on various larvae known for this ability, particularly waxworms, mealworms, and superworms, as well as the first adult insects identified as “plastivores,” namely termites. Additionally, the review discusses the gut microorganisms and enzymes present in these insects that facilitate plastic degradation, underscoring their potential role in mitigating plastic pollution.
Introduction
The introduction of this research paper addresses the critical issue of plastic pollution, highlighting that only 9% of the 9 billion tons of plastic produced has been recycled. This pollution poses significant environmental threats, disrupting ecosystems and altering essential cycles such as the carbon and nutrient cycles. The accumulation of plastic in various environments leads to serious health risks for both wildlife and humans, necessitating innovative solutions for degradation and recycling.
A promising biotechnological approach involves utilizing microorganisms and their enzymes to break down plastics into their original monomers, which can then be upcycled into valuable products. Recent advancements have also explored the use of insect larvae, such as mealworms and waxworms, for plastic degradation. Notably, the first scientific evidence of insect larvae consuming plastics emerged in 2014, with subsequent discoveries identifying specific gut bacteria and enzymes responsible for this degradation. The introduction of the term “plastivore” has further underscored the potential of these organisms in addressing plastic waste. This review aims to provide a comprehensive overview of the latest findings related to waxworms, mealworms, and superworms, focusing on the microorganisms involved in plastic degradation and the molecular mechanisms that facilitate this process.
Discussion
The discussion on plastic pollution highlights the extensive production and inadequate recycling of plastics, with approximately 8300 million metric tons produced by 2017 and projections indicating that 1200 metric tons will accumulate in landfills or the environment by 2050. The focus is primarily on common resins such as high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), and polyethylene terephthalate (PET), which constitute 81% of plastics. The persistence of plastics in the environment leads to the formation of microplastics, posing significant threats to both wildlife and human health, including potential metabolic disorders and carcinogenesis. Current recycling efforts are insufficient, with only 9% of plastics recycled globally, necessitating the exploration of more effective waste management strategies.
The section also discusses the degradation of plastics through abiotic and biotic factors, emphasizing the role of microorganisms and insects in this process. Notably, the bacterium *Ideonella sakaiensis* has been identified as capable of degrading PET, while various insect larvae, particularly from the orders Lepidoptera and Coleoptera, have shown potential in consuming and degrading plastics. For instance, *Galleria mellonella* larvae can degrade polyethylene and polystyrene using specific enzymes, although their survival on a plastic-only diet is limited. The findings underscore the need for further research into microbial and enzymatic solutions for plastic waste management, as well as the potential for leveraging insect metabolism to mitigate plastic pollution.