Phát hiện loài sâu có thể tiêu hóa nhựa chỉ trong 24 giờ, mở ra hy vọng xử lý ô nhiễm nhựa toàn cầu
Khả năng “ăn” nhựa thần tốc của loài sâu sáp đang khiến giới khoa học chú ý, hứa hẹn trở thành giải pháp giảm ô nhiễm nhựa trong tương lai.
Nhựa là vật liệu quen thuộc của cuộc sống với ưu điểm rẻ, bền và đa dụng. Tuy nhiên, chính sự bền bỉ ấy khiến nhựa trở thành thách thức lớn cho môi trường. Đặc biệt, polyethylene, loại nhựa phổ biến nhất thế giới với sản lượng hơn 100 triệu tấn mỗi năm, có thể mất hàng thập kỷ mới phân hủy. Trong quá trình tồn tại, nó vừa gây hại cho hệ sinh thái hoang dã vừa vỡ vụn thành vi nhựa độc hại, đe dọa sức khỏe con người. Bài toán xử lý polyethylene vì thế đang trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu.
Một tia hy vọng xuất hiện vào năm 2017, khi các nhà khoa học châu Âu phát hiện một giải pháp đầy tiềm năng: Ấu trùng bướm sáp (sâu sáp) có khả năng phân hủy polyethylene ngay trong cơ thể. Từ lâu, sâu sáp vốn bị xem là kẻ phá hoại vì chúng ký sinh trong tổ ong và ăn sáp ong. Nhưng phát hiện cho thấy, loài sâu này còn có thể tiêu hóa polyethylene, loại nhựa có cấu trúc hóa học gần giống sáp ong, mở ra hướng đi mới cho việc xử lý rác thải nhựa.
Tại hội thảo thường niên của Hiệp hội Sinh vật học Thực nghiệm ở Antwerp (Bỉ), tiến sĩ Bryan Cassone, giáo sư sinh học tại Đại học Brandon (Canada), cho biết khoảng 2.000 con sâu sáp có thể phân hủy hoàn toàn một chiếc túi nhựa polyethylene chỉ trong 24 giờ. Ông cùng các cộng sự đang nỗ lực tìm cách khai thác khả năng này để giảm ô nhiễm nhựa toàn cầu. Trong những nghiên cứu trước đó, nhóm đã xác định được cơ chế sinh học đứng sau quá trình phân hủy polyethylene của loài sâu này.
Để hiểu rõ hơn, nhóm Cassone cho sâu sáp ăn polyethylene trong vài ngày và theo dõi các thay đổi trong trao đổi chất cũng như môi trường đường ruột. Họ phát hiện phân của sâu trở nên lỏng và chứa glycol, một sản phẩm phụ quan trọng. Khi vi khuẩn đường ruột bị ức chế bằng kháng sinh, lượng glycol giảm mạnh, chứng minh quá trình phân hủy nhựa phụ thuộc nhiều vào hệ vi sinh vật trong ruột.
Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn tách vi khuẩn từ ruột sâu sáp và nuôi cấy những chủng có thể sống nhờ nguồn dinh dưỡng duy nhất là polyethylene. Đặc biệt, một chủng vi khuẩn Acinetobacter đã tồn tại hơn một năm trong điều kiện phòng thí nghiệm và liên tục phá vỡ cấu trúc polyethylene. Phát hiện này cho thấy hệ vi sinh đường ruột của sâu sáp sở hữu khả năng phân hủy nhựa mạnh mẽ và bền bỉ.
Các phân tích gene tiếp tục hé lộ rằng vi khuẩn không hoạt động đơn lẻ. Sau khi ăn nhựa, sâu sáp tăng biểu hiện các gene liên quan đến chuyển hóa chất béo, đồng thời tích lũy thêm mỡ trong cơ thể. Điều này chứng tỏ sự hợp tác giữa sâu sáp và vi sinh vật giúp biến đổi nhựa thành nguồn năng lượng tích trữ được.
Tuy nhiên, một chế độ ăn chỉ gồm nhựa lại không thể duy trì sự sống của sâu sáp lâu dài. Trong thí nghiệm mới nhất, những con sâu chỉ được cho ăn nhựa đều chết sau vài ngày và sụt cân đáng kể, cho thấy chúng không thể xử lý polyethylene liên tục mà không có nguồn dinh dưỡng hỗ trợ.
Từ những kết quả này, Cassone và đồng nghiệp đề xuất hai hướng ứng dụng: nuôi sâu sáp với chế độ dinh dưỡng bổ sung nhằm tối đa hóa khả năng phân hủy nhựa, hoặc tách và sử dụng vi khuẩn cùng enzyme của chúng trong phòng thí nghiệm để tái tạo quá trình phân hủy, mở ra giải pháp xử lý rác thải nhựa quy mô lớn mà không cần dùng trực tiếp đến loài sâu.
Theo Wired, Eurek Elert
