Nature 子刊：这种虫子以塑料为食，而且只吃塑料也能活！
来源：生命科学前沿
塑料污染已成为全球性的环境难题，带来的负面影响日益严重。其中，聚苯乙烯（PS）是一种用途广泛的塑料，由于难以降解和回收，造成了大量塑料污染。然而，传统的塑料回收和处理方法存在效率低、成本高和产生二次污染等问题，难以有效解决塑料污染问题。
因此，寻找可持续的塑料废物管理策略迫在眉睫。但是，有一些革命性的进步正在到来！例如，此前有研究发现细菌可以「吃」塑料，入土即可降解并减少污染。无独有偶，最近又有科学家团队在非洲发现了一种能够吃聚苯乙烯的昆虫。
近日，来自肯尼亚国际昆虫生理学与生态学中心（ICIPE）的 Fathiya M. Khamis 研究团队在 Scientific Reports 杂志发表研究论文 Mitogenomic profiling and gut microbial analysis of the newly identified polystyrene-consuming lesser mealworm in Kenya（图 1），这项研究旨在探究一种新发现的肯尼亚小粉虫幼虫降解 PS 的能力，并分析其肠道微生物群落的变化。研究人员通过线粒体基因组测序对幼虫进行鉴定，并评估其食用 PS 的能力和存活率。
研究结果表明，这种新发现的小粉虫幼虫能够食用 PS，并且在 PS 饲料中加入小麦麸可以显著提高 PS 的摄入量和幼虫的存活率。这项研究首次证实了肯尼亚小粉虫幼虫具有降解 PS 的潜力，不仅为利用昆虫和其肠道微生物进行塑料生物降解提供了新的思路，同时也为开发可持续的塑料废物管理策略提供了科学依据。
图 1：文章来源（Scientific Reports）
首先，研究者通过线粒体基因组测序对幼虫进行鉴定，并评估其食用 PS 的能力和存活率。研究人员通过收集幼虫的成虫样本，并提取基因组 DNA 进行测序，结果显示这种幼虫与 Alphitobius 属昆虫亲缘关系密切，可能是一个新的亚种或新种（图 2）。
图 2：粉虫有丝分裂基因组的基因顺序结果
接下来，研究人员进行了 PS 饲喂实验，将幼虫分为三组，分别喂养单一小麦麸、单一 PS 和 PS+小麦麸混合饲料（图 3）。在 30 天的实验期间，研究人员定期记录幼虫数量和 PS 残留量，以计算幼虫的存活率和 PS 摄入量。研究结果表明，幼虫能够食用 PS，并且在 PS 饲料中加入小麦麸可以显著提高 PS 的摄入量和幼虫的存活率（图 4）。这一发现也进一步证明了营养物质的补充对于幼虫降解 PS 至关重要。
图 3：饲喂实验
图 4：30 天饲喂期内的 PS 消耗率
最后，研究人员通过从每组幼虫中随机收集样本，提取肠道内容物 DNA，并利用宏基因组测序技术分析了幼虫肠道微生物群落的结构和多样性。研究结果表明，幼虫肠道中主要的优势菌属包括：Kluyvera、Lactococcus, Stenotrophomonas、Klebsiella、Enterococcus、 Citrobacter 等（图 5），这些细菌可能与 PS 降解有关。与单一小麦麸饲料相比，PS 饲料和 PS+小麦麸混合饲料显著提高了幼虫肠道微生物的多样性，这表明饮食会影响幼虫肠道微生物的组成和功能。
图 5：3 种饲喂实验的细菌相对丰度
总而言之，这项研究结果首次表明肯尼亚小粉虫幼虫及其肠道微生物在 PS 降解过程中发挥重要作用，这将为开发可持续的塑料废物管理策略提供新的思路。除此之外，该研究也为塑料生物降解领域的研究提供了新的视角，并为推动循环经济发展提供了重要的理论和实践基础！
参考文献：Ndotono EW, Tanga CM, Kelemu S, Khamis FM. Mitogenomic profiling and gut microbial analysis of the newly identified polystyrene-consuming lesser mealworm in Kenya. Sci Rep. 2024 Sep 12;14(1):21370.
作者资料
Fathiya M. Khamis
担任肯尼亚国际昆虫生理学和生态学中心（ICIPE）植物健康主题研究员职位，发表文章 203 篇，累计引用次数达 3,639 次，主要从事 DNA 条形码、病虫害治理、昆虫微生物组学、昆虫对食物和饲料的安全性、群体遗传学等方面的研究工作。
参考资料：https://www.nature.com/articles/s41598-024-72201-9
图片来源：图虫创意
来源：丁香学术
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