Бактерии Acinetobacter могут эффективно разлагать фрагментированные полиэтилен и полипропилен среди бактерий кишечника восковых червей Galleria

Почему крошечные обитатели кишечника важны для большой проблемы с пластиком

Пластиковые отходы, особенно пакеты и упаковка из полиэтилена (PE) и полипропилена (PP), сохраняются на свалках и в океанах годами. Это исследование изучает неожиданную группу помощников в борьбе с пластиковыми отходами: бактерии, живущие внутри насекомых и у глубоководной рыбы. Исследователи показывают, что некоторые кишечные бактерии восковых червей и призрачной акулы способны атаковать длинные углеродные цепочки, делающие пластики трудноразлагаемыми, особенно после того, как пластик раскалывается на более мелкие части под действием солнца и износа.

Как пластик превращается в «кусочки», доступные для микробов

PE и PP построены из длинных, плотно упакованных цепочек углерода и водорода, что делает их прочными и медленно разрушаемыми. С течением времени свет и тепло могут трескать и окислять эти цепи, создавая более мелкие фрагменты и химические «ручки», за которые биология может зацепиться. Ученые предполагают, что реальное разложение пластика в природе часто происходит в два этапа: сначала физическое и химическое фрагментирование, затем микробное уничтожение получившихся маслянистых фрагментов. Чтобы сфокусироваться на втором этапе, авторы не кормили микробов цельным пластиком, а использовали более простые масляные молекулы, имитирующие кусочки PE и PP — прямолинейный гексадекан для представления фрагментов PE и разветвлённое масло пристан для имитации фрагментов PP.

Кишечник восковых червей как «площадка» для обучения пластиком поедающих микробов

Восковые черви, гусеницы молі Galleria mellonella, известны тем, что в лаборатории грызу́т пластиковые пакеты, а их слюна может химически атаковать PE. Команда измельчила пищеварительные трактаты восковых червей и выращивала обитающие там микробы в минеральном растворе, где единственной «едой» были гексадекан или пристан. В течение трёх недель одна группа бактерий пришла к доминированию: Acinetobacter, в частности три типа, называемые Acinetobacter courvalinii, A. pittii и A. calcoaceticus. Эти бактерии ранее были известны способностью потреблять маслоподобные вещества, но здесь они были выделены как особенно эффективные в использовании как прямых, так и разветвлённых цепочек, напоминающих фрагменты пластика.

Изолированные штаммы, поедающие пластикоподобные масла

Исследователи выделили два представительных штамма Acinetobacter, названные Bh10 (A. courvalinii) и Bh12 (A. pittii), и детально их протестировали. В лабораторных колбах Bh10 и Bh12 разлагали гексадекан и разветвлённые масла в широком диапазоне температур, у каждого штамма были собственные предпочтения по длине цепи и температуре, что указывает на разные ферментативные инструменты. Оба штамма также могли атаковать «жидкий PP», лабораторную смесь коротких PP-подобных цепочек. Однако они делали это только в присутствии другого лёгкого источника пищи (например, простой органической кислоты или гексадекана), что указывает на то, что эти бактерии рассматривают фрагменты PP как вторичный перекус, а не как основной рацион. Химический анализ показал, что Bh10 предпочитал более короткие фрагменты PP, тогда как Bh12 действовал на более длинные, что означает, что смешанное сообщество могло совместно разрушать широкий диапазон размеров пластиковых фрагментов.

От маслянистых фрагментов обратно к твёрдым плёнкам

Чтобы проверить нечто ближе к повседневному пластику, команда подвергла тонкие плёнки PE и PP интенсивному УФ-излучению для предварительного повреждения, а затем инкубировала их с штаммами Acinetobacter. Бактерии вызвали заметные химические изменения на поверхностях плёнок: появились новые содержащие кислород группы, классическая подпись окисления. Для PE наблюдалась умеренная потеря массы, а для PP плёнки получили эти кислородные метки без измеримой потери массы. Эта картина поддерживает идею, что эти бактерии хороши на самом первом этапе работы с твёрдым пластиком — внесении кислорода и начале ослабления цепочек — но им требуется, чтобы материал сначала фрагментировался и стал более текучим, прежде чем они смогут полностью его потребить.

Глубоководная призрачная акула как неожиданный партнёр

Интригующий поворот произошёл с пурпурной призрачной акулой, пойманной в глубоких водах у берегов Японии. Когда учёные проанализировали бактерии в её кишечнике и на коже, они вновь обнаружили Acinetobacter courvalinii и группу A. pittii/A. calcoaceticus в больших количествах, аналогично обогащённым культурам восковых червей. У призрачных акул печень богата необычными маслянистыми молекулами с длинными алкильными цепями, которые трудно разложить. Известно, что Acinetobacter метаболизирует такие цепи, что позволяет предположить: у призрачной акулы эти бактерии могут быть естественно приспособлены к поеданию стойких маслоподобных структур, очень похожих на фрагменты пластика.

Что это значит для очистки пластика

Для непрофессионала эта работа не означает, что восковые черви или призрачные акулы сами по себе решат проблему пластикового загрязнения. Вместо этого она выделяет перспективный класс бактерий — Acinetobacter — которые особенно хорошо атакуют углеродный каркас пластика, как только этот каркас частично разрушен и стал более подвижным. В природе свет и износ сначала раскалывают пластик на более мелкие, маслоподобные кусочки; затем такие бактерии могут окислять и дальше сокращать эти фрагменты. Понимание того, кто эти бактерии, какие условия им нравятся и как работают их ферменты, — ключевой шаг к созданию биологических инструментов или микробных сообществ, которые могли бы более эффективно убирать пластиковые отходы в наземных и морских экосистемах.

Цитирование: 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

Ключевые слова: биотеразложение пластика, бактерии кишечника восковых червей, фрагменты полиэтилена, фрагменты полипропилена, Acinetobacter