Wie Superwürmer Styropor in eine gesunde Mahlzeit verwandeln
Eines der größten ökologischen Probleme ist heute die Verwendung von Kunststoffen und deren Abbau. In der Natur werden diese aus Erdöl gewonnenen Gegenstände nur von sehr wenigen Tieren verarbeitet, was zu einer übermäßigen Anhäufung von Müll führt. Dieses Problem schien bisher unlösbar. Vor kurzem wurden jedoch einige Superwürmer entdeckt, die in der Lage sind, Polystyrolschaum – auch Styropor genannt – in Nahrung umzuwandeln.
Extrudiertes Polystyrol, auch Polystyrolschaum genannt, ist einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe für Verpackungen für Lebensmittel und Haushaltsgeräte. Aus diesem Grund ist es nicht verwunderlich, dass jede Menge dieses Materials gibt, das gefährlich für die Umwelt ist. Deshalb ist die Existenz dieser sogenannten „Superwürmer“, die Polystyrolschaum in Nahrung umwandeln, so wichtig. Im folgenden Artikel erfährst du mehr über sie.
Warum sind Kunststoffe schwer abbaubar?
Kunststoffe bestehen aus riesigen Molekülen, den sogenannten Makromolekülen, die künstlich aus kleineren Kohlenstoffmolekülen hergestellt werden. Dieser Prozess wird Polymerisation genannt und verleiht ihnen eine hohe chemische Beständigkeit. Das bedeutet, dass diese Materialien wenig anfällig für Oxidation, Feuchtigkeit oder den Angriff bestimmter Chemikalien sind.
Das bedeutet in Folge, dass Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Protozoen große Schwierigkeiten haben, Kunststoffe in organisches Material umzuwandeln. Daher dauert die natürliche Zersetzung, die nur ein paar Monate oder ein paar Jahre dauern sollte, mehrere hundert Jahre.
Dank ihrer inerten Eigenschaften sind Kunststoffe für das menschliche Leben überaus nützlich geworden, da sie helfen, Lebensmittel vor natürlichem Abbau zu schützen. Doch genau diese Eigenschaft macht sie zu einer ernsten Gefahr für das Ökosystem, denn es dauert zwischen 100 und 1000 Jahren, bis sie sich zersetzen.
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Die Superwürmer, die Styropor fressen
Eine Studie, die im englischsprachigen Fachportal ACS Publications veröffentlicht wurde, berichtet, dass verschiedene Mehlwurmarten in einer mit Styropor verunreinigten Umgebung überleben konnten. Außerdem waren sie in der Lage, große Mengen dieses Kunststoffs zu verdauen und in Kohlendioxid umzuwandeln.
Diese kleinen Würmer sind eigentlich die Larven des Mehlkäfers (Tenebrio spp.). Es kam überraschend, dass die Mehlwürmer eine solche Fähigkeit hatten. Zu allem Überfluss konnten sie überleben, indem sie das Styropor einfach verzehrten, ohne eine andere Art von Nahrung zu benötigen.
Im Jahr 2022 stellte eine Gruppe von Wissenschaftlern an der Universität von Queensland (Australien) fest, dass der Mehlwurm nicht der einzige war, der Styropor verzehren konnte. Eine andere Larve der Käferart Großer Schwarzkäfer oder Zophobas morio, hatte ebenfalls diese Fähigkeit und vollendete sogar ihren gesamten Lebenszyklus nur mit diesem Plastik als Nahrung.
Warum werden sie Superwürmer genannt?
Es ist wichtig zu wissen, dass der Abbau von Styropor nicht automatisch zu seiner Verwendung als Nahrungsquelle führt. Mit anderen Worten: Allein die Tatsache, dass Mehlwürmer in der Lage sind, dieses Plastik zu zersetzen, bedeutet nicht, dass sie durch den Verzehr Nährstoffe erhalten. Das ist bei den Larven der Gattung Tenebrio der Fall.
Im Fall von Zophobas morio bauen die Würmer Polystyrol ab und gewinnen dabei Energie und Nährstoffe, was sie zu Superwürmern macht. Diese einzigartige Eigenschaft eröffnet die Möglichkeit, sie zur Verringerung der Plastikmüllverschmutzung einzusetzen.
Wie schaffen es die Larven, Polystyrol abzubauen?
Die Fähigkeit der Superwürmer, Polystyrol abzubauen, führt man auf Mikroorganismen in ihrem Darm zurück. Diese winzigen Lebewesen bauen die Plastikmoleküle ab und setzen ihre Nährstoffe frei. Ohne sie würden die Polystyrol-Fragmente das gesamte Verdauungssystem durchlaufen und unverändert wieder herauskommen.
Im Labor sind 100 Superwürmer in der Lage, zwischen 34 und 39 Milligramm Styropor pro Tag abzubauen. Etwa 50 % des Plastiks werden als Nährstoffe genutzt, während der Rest in Kohlendioxid umgewandelt wird.
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Der letzte Schritt
Die Mikroorganismen, die den Darm der Superwürmer bewohnen, sind sehr vielfältig und unterschiedlich, da jede Art von ihnen die Verdauung auf eine andere Weise unterstützt. Unter ihnen gibt es nur wenige, die wirklich beim Abbau und der Verwertung von Kunststoffteilen behilflich sind. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Metagenomik-Techniken eingesetzt, um die Mikroorganismen im Darm zu analysieren und die „Verantwortlichen“ zu finden.
Obwohl es einfach klingt, ist der Prozess zeitaufwändig und erfordert die Analyse einer riesigen Datenmenge. Als Ergebnis konnte man lediglich die Bakteriengattungen Pseudomonas, Rhodococcus und Corynebacterium identifizieren.
Obwohl sie nicht herausgefunden haben, welches Gen oder welche Gene am Abbau von Polystyrol beteiligt sind, erweisen sich diese Forschungsergebnisse als klarer Fortschritt im Kampf gegen die Plastikverschmutzung. Es ist sehr wahrscheinlich, dass man sich im nächsten Schritt darauf konzentriert, die Enzyme zu finden, die für dieses Phänomen verantwortlich sind. Das würde ausreichen, um sie synthetisch und in großen Mengen herzustellen, ohne auf den Wurm angewiesen zu sein.
Wie du siehst, kann es noch einige Jahre dauern, bis das Problem der Plastikverschmutzung gelöst ist. Die derzeitigen Fortschritte sind jedoch vielversprechend und die Erwartungen sind hoch. Zum jetzigen Zeitpunkt können wir nur hoffen, dass die Forschungsarbeit reibungslos verläuft und die Menschheit bald in den Genuss ihrer Vorteile kommt.
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- Sun, J., Prabhu, A., Aroney, S., & Rinke, C. (2022). Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials. bioRxiv.
- Yang, Y., Yang, J., Wu, W. M., Zhao, J., Song, Y., Gao, L., … & Jiang, L. (2015). Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 1. Chemical and physical characterization and isotopic tests. Environmental science & technology, 49(20), 12080-12086.
- Zielińska, E., Zieliński, D., Jakubczyk, A., Karaś, M., Pankiewicz, U., Flasz, B., … & Lewicki, S. (2021). The impact of polystyrene consumption by edible insects Tenebrio molitor and Zophobas morio on their nutritional value, cytotoxicity, and oxidative stress parameters. Food Chemistry, 345, 128846.
- Brandon, A. M., Gao, S. H., Tian, R., Ning, D., Yang, S. S., Zhou, J., … & Criddle, C. S. (2018). Biodegradation of polyethylene and plastic mixtures in mealworms (larvae of Tenebrio molitor) and effects on the gut microbiome. Environmental science & technology, 52(11), 6526-6533.
- Machona, O., Chidzwondo, F., & Mangoyi, R. (2022). Tenebrio molitor: possible source of polystyrene-degrading bacteria. BMC biotechnology, 22(1), 1-12.