Tým vědců na Mendelově univerzitě v Brně zkoumá, jak larvy potemníka druhu Zophobas morio dokážou rozkládat různé typy plastů. Cílem je detailně objasnit biodegradační mechanismy larev na molekulární úrovni a porozumět roli enzymů i dalších proteinů, které se na procesu podílejí. Pochopení těchto principů může přispět k vývoji biotechnologických postupů pro rozkládání plastů, které by mohly být ekologičtější, bezpečnější a potenciálně škálovatelné.
Výzkumný tým se věnuje biodegradaci plastů jako jednomu z možných přístupů k řešení celosvětového problému plastového odpadu. Produkce plastů každoročně přesahuje 400 milionů tun, přičemž se recykluje jen malá část. „Většina plastů končí na skládkách, ve spalovnách nebo uniká do přírody, kde dlouhodobě ohrožuje ekosystémy i potravní řetězce. Proto zkoumáme, jak larvy potemníka Zophobas morio dokážou rozkládat různé typy plastů. Zjištění by mohla vytvořit pevný základ pro vývoj nových, šetrných a biologicky orientovaných technologií recyklace plastů,“ vysvětluje Tomáš Do z Ústavu chemie a biochemie, který se na výzkumu podílí.
Larvy potemníka druhu Zophobas morio jsou známé i jako takzvaní superčervi. Jde o saprofágní hmyz schopný živit se materiály s nízkou nutriční hodnotou, což naznačuje vysokou adaptabilitu jeho trávicího systému. „V posledních letech se ukázalo, že tyto larvy dokážou konzumovat a částečně degradovat široké spektrum syntetických polymerů, včetně polystyrenu (PS), polyethylenu (PE) či polyethylentereftalátu (PET),“ uvádí vědec. Larvy plasty nejdříve mechanicky rozkoušou a ve střevech pak jejich vlastní enzymy společně s mikroorganismy dokážou takto narušený plast chemicky rozkládat.
Výzkumníci chtějí pochopit principy, které larvy k rozkládání plastů používají. „Pokud identifikujeme klíčové enzymy a metabolické procesy během degradace, můžeme je pak využít samostatně, bez nutnosti použití larev,“ přibližuje Tomáš Do. Významnou roli v projektu přitom hrají moderní omické metody. „Jde o soubor přístupů, které sledují vše najednou – geny, proteiny i metabolity. V našem případě analyzujeme střeva larev a jejich mikrobiom poté, co konzumují různé druhy plastů,“ doplňuje vědec. Omické metody tak poskytují celkový obraz o tom, co se v organismu larev děje.
Ve výzkumu hraje důležitou roli i umělá inteligence. Na této části se podílí vědci z Ústavu informatiky Mendelovy univerzity. Jejich úkolem je vývoj a aplikace algoritmů pro analýzu proteomických dat, která slouží k identifikaci proteinů zapojených do degradace plastů a odhalování skrytých souvislostí v jednotlivých omických vrstvách. „Zapojením metod umělé inteligence očekáváme možnost analyzovat tato data přesněji a efektivněji, než umožňují standardní bioinformatické postupy,“ přibližuje Do.
První průběžné výsledky potvrzují, že larvy dokážou nejen různé typy plastů rozkládat, ale dokonce na nich i dlouhodobě přežívat. „Momentálně se soustředíme na optimalizaci podmínek chovu tak, aby byla konzumace plastů larvami co nejefektivnější. Následovat budou detailní omické analýzy,“ dodává vědec. Výzkum může přispět k vývoji enzymů a mikrobiálních systémů, které budou schopné plasty rozkládat mnohem efektivněji než současné technologie. Využít by jej mohly především biotechnologické firmy, které se enzymatickou a mikrobiální recyklací plastů zabývají.
Kontakt pro bližší informace: Ing. Tomáš Do, Ph.D., +420 721 137 966, xdo1@mendelu.cz, Ústav chemie a biochemie, AF MENDELU