חיידקי Acinetobacter עשויים לפרק ביעילות שברי פוליאתילן ופוליפרופילן בקרב חיידקי מעי של זחלי שעווה Galleria

מדוע דיירי מעי זעירים חשובים עבור בעיות פלסטיק גדולות

אשפת פלסטיק, במיוחד שקיות קניות ואריזות העשויות פוליאתילן (PE) ופוליפרופילן (PP), נשארת במטמנות ובאוקיינוסים עשורים רבים. המחקר הזה בוחן קבוצת עוזרים לא צפויה במאבק בזבל הפלסטיק: חיידקים החיים בתוך חרקים ודג מעמקים. החוקרים מראים שחיידקי מעי מסוימים מזחלי שעווה ודג רפאים מסוגלים לתקוף את שרשרות הפחמן הארוכות שמעניקות לפלסטיקים את עמידותם, במיוחד לאחר שהפלסטיק נשבר לחתיכות קטנות יותר על ידי אור שמש ושחיקה.

כיצד פלסטיק הופך לחתיכות בלעידות עבור מיקרובים

PE ו‑PP בנויים משרשרות ארוכות וצפופות של פחמן ומימן, מה שהופך אותם לעמידים ולאטירים לפירוק. אור שמש וחום יכולים לסדוק ולהחמצן את השרשרות הללו לאורך זמן, וליצור שברים קטנים יותר ו«ידיות» כימיות שהביולוגיה יכולה להיאחז בהן. מדענים זקוקים לכך שאבולוציית הפירוק הטבעית של פלסטיק מתרחשת לעתים קרובות בשני שלבים: ראשית פירוק פיזיקלי וכימי, ואז ניקוי מיקרוביאלי של השברים השמן שנשארים. כדי להתמקד בשלב השני, המחברים לא הזינו את המיקרובים בפלסטיק השלם, אלא השתמשו במולקולות פשוטות דמוי‑שמן המדמות חתיכות של PE ו‑PP — הקסדקאן ישר לייצוג שברי PE ושמן מסועף בשם פריסטן (pristane) לחיקוי שברי PP.

מעי זחלי שעווה כשדה אימון למיקרובים שאוכלים פלסטיק

זחלי שעווה, זחלי פרפר Galleria mellonella, ידועים בנטייתם לנשוך שקיות פלסטיק במעבדה, ורוקם יכול לתקוף כימית את ה‑PE. הצוות טחן את מערכת העיכול של הזחלים וגידל את המיקרובים המתגוררים בה בממס מינרלי שבו המזון היחיד היה הקסדקאן או הפריסטן. במשך שלושה שבועות, קבוצה חיידקית אחת גברה והפכה לדומיננטית: Acinetobacter, במיוחד שלושה סוגים שנקראו Acinetobacter courvalinii, A. pittii ו‑A. calcoaceticus. חיידקים אלה ידועים ביכולתם לפרק חומרים דמויי‑שמן, אבל כאן הם זוהו כבעלי יכולת מיוחדת להשתמש גם בשרשרות ישרות וגם מסועפות המדמות שברי פלסטיק.

זני בידוד שמפרקים שמנים דמויי‑פלסטיק

החוקרים בודדו שני זני Acinetobacter מייצגים, שנקראו Bh10 (A. courvalinii) ו‑Bh12 (A. pittii), ובחנו אותם בפירוט. בכדורי מעבדה, Bh10 ו‑Bh12 פרקו הקסדקאן ושמנים מסועפים בטווח טמפרטורות, כאשר לכל אחד העדפות משלו לאורך השרשרת ולחום, מה שמרמז על סטים אנזימטיים שונים. שני הזנים יכלו גם לתקוף "PP נוזלי", הכנה מעבדתית של שרשרות קצרות דמויות‑PP. עם זאת, הם עשו זאת רק כאשר מזון קל יותר זמין (כמו חומצה אורגנית פשוטה או הקסדקאן), מה שמעיד שהחיידקים מתייחסים לשברי PP כחטיף משני ולא כארוחה עיקרית. ניתוח כימי הראה ש‑Bh10 העדיף שברי PP קצרים יותר, בעוד ש‑Bh12 תקף שברים ארוכים יותר — משמעותי כיוון שקהילה מעורבת יכולה יחד לפרק טווח רחב של גדלי שברי פלסטיק.

משברי שמן חזרה לסרטים מוצקים

כדי לבדוק מצב קרוב יותר לפלסטיקים יומיומיים, הצוות חשף סרטים דקים של PE ו‑PP לאור UV עז כדי לפגוע בהם מראש ואז הדביר אותם עם זני Acinetobacter. החיידקים גרמו לשינויים כימיים ברורים על פני משטחי הסרטים: קבוצות חמצן חדשות הופיעו, חתימה קלאסית של חימצון. עבור PE נצפה אובדן משקל מתון, אך עבור PP הסרטים קיבלו את סימני החימצון ללא אובדן משקל מדיד. הדפוס הזה תומך ברעיון שחיידקים אלה טובים בשלב הראשון על פלסטיק מוצק — הוספת חמצן והתחלת ריכוך השרשרות — אך זקוקים לכך שהחומר יהפוך לשבור ונוזלי יותר לפני שיוכלו לצרוך אותו במלואו.

דג רפאים מעמקים כשותף בלתי צפוי

פיתול מרתק הגיע מדג רפאים סגול שנתפס במים עמוקים מול חופי יפן. כאשר החוקרים ניתחו את החיידקים במעיו ועל עורו, הם שוב מצאו Acinetobacter courvalinii וקבוצת A. pittii/A. calcoaceticus בכמויות גבוהות, בדומה לתרביות המועשרות מזחלי השעווה. לדגי רפאים יש כבד עשיר במולקולות שומניות יוצאות דופן עם שרשרות אלקיל ארוכות שקשה לפרקן. ידוע ש‑Acinetobacter מסוגל לפתח מטבוליזם על שרשרות כאלה, מה שמרמז שבהקשר של דג הרפאים, חיידקים אלה עשויים להיות מותאמים באופן טבעי ללעיסת מבנים שמנוניים עקשניים הדומים מאוד לשברי פלסטיק.

מה משמעות הדבר לניקוי הפלסטיק

לעין שאינה מומחית, עבודה זו אינה מרמזת כי זחלים או דגי רפאים לבדם יפתרו את זיהום הפלסטיק. במקום זאת היא מדגישה קבוצה מבטיחה של חיידקים — Acinetobacter — שבאופן מיוחד טובים בתוקף השלד הפחמני של הפלסטיק ברגע שהשלד נשבר חלקית והופך לנייד יותר. בטבע, אור ושחיקה תחילה מסדקים את הפלסטיק לחתיכות שמנוניות קטנות; לאחר מכן חיידקים כאלה יכולים לחמצן ולצמצם עוד יותר את השברים. הבנת זהותם של חיידקים אלה, התנאים שהם מעדיפים ואופן פעולת האנזימים שלהם היא צעד מרכזי לעיצוב כלים ביולוגיים או קהילות מיקרוביאליות היעילות יותר בניקוי פסולת פלסטיק בסביבה היבשתית והימית.

ציטוט: Oota, T., Ebina, S., Shimoura, H. et al. Acinetobacter bacteria could be potent degraders of fragmented polyethylene and polypropylene among the digestive tract bacteria of Galleria waxworms. Sci Rep 16, 12794 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40931-7

מילות מפתח: פירוק ביולוגי של פלסטיק, חיידקי מעי של זחלי שעווה, שברי פוליאתילן, שברי פוליפרופילן, Acinetobacter