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25.04.2017

Kunststoff-fressende Larve entdeckt

Bioabbau von Polyethylen als Forschungsziel

Wissenschaftler berichten von einer Raupe, die sich Kunststofftragetaschen schmecken lässt. Die Mengen, die sie zu vertilgen scheint, machen Hoffnung, dass das Tier oder die von ihm verwendete Biochemie sich beim biologischen Abbau von Kunststoffen nutzen lässt.

Hinweis der Redaktion: Die hier geschilderten Untersuchungen sind durch spätere Arbeiten , auf die auch weiter unten im Text und unter „Weiterführende Informationen“ hingewiesen wird, zwar nicht widerlegt, aber doch ernsthaft in Frage gestellt worden.

Die Große Wachsmotte, wissenschaftlich klangvoll als Galleria mellonella bezeichnet, ist bei europäischen Imkern gefürchtet, weil sie ihre Eier in Bienenstöcken ablegt. Die geschlüpften Larven besiedeln die Brutwaben und zerstören sie aufgrund ihres großen Appetits. Zwar leben sie überwiegend von den Larven- und Puppenhäuten der Honigbienen, verschmähen aber selbst das Wachs der Waben nicht – eine Eigenschaft, die sie nun in das Rampenlicht gebracht hat.

  • Auf der Lauer: Eine Larve der Große Wachsmotte auf dem Objekt ihrer Begierde (© C.Hernández/CSIC)

    Auf der Lauer: Eine Larve der Große Wachsmotte auf dem Objekt ihrer Begierde (© C.Hernández/CSIC)

  • Löcher in der Tüte: Die Larven der Galleria mellonella verspeisen am liebsten Larven- und Puppenhäute von Honigbienen, aber auch Wachs und – wie jetzt bekannt wurde – offensichtlich auch Polyethylen (© C.Hernández/CSIC)

    Löcher in der Tüte: Die Larven der Galleria mellonella verspeisen am liebsten Larven- und Puppenhäute von Honigbienen, aber auch Wachs und – wie jetzt bekannt wurde – offensichtlich auch Polyethylen (© C.Hernández/CSIC)

  • Ans Licht gebracht: Polyethylen ist anscheinend chemisch hinreichend ähnlich zu Wachs, das die Larven verstoffwechseln können (© C.Hernández/CSIC)

    Ans Licht gebracht: Polyethylen ist anscheinend chemisch hinreichend ähnlich zu Wachs, das die Larven verstoffwechseln können (© C.Hernández/CSIC)

  • Parasit und Nutztier: Im Bienenstock unerwünscht, sind die Larven jedoch als Köder für Fische oder Futter für Reptilien und Amphibien beliebt (© C.Hernández/CSIC)

    Parasit und Nutztier: Im Bienenstock unerwünscht, sind die Larven jedoch als Köder für Fische oder Futter für Reptilien und Amphibien beliebt (© C.Hernández/CSIC)

  • Mit gutem Appetit gesegnet: Etwa zwei Löcher pro Stunde erzeugt eine Larve der Großen Wachsmotte in dünnen Polyethylenfolien (© C.Hernández/CSIC)

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Kräftige Mundwerkzeuge

Beliebt sind die bis zu etwa 23 mm langen Larven dagegen bei Freunden anderer Tiere, etwa bei Anglern oder Besitzern von Terrarien: als Köder für Fische oder Futter für Reptilien und Amphibien. Allerdings ist auch da Umsicht geboten: Die Spezies verfüge über „ungewöhnlich kräftige Mundwerkzeuge“ und versuche instinktiv, sich kleine Höhlen oder Gänge zu nagen, heißt es bei Züchtern.

Dies fiel Federica Bertocchini in ganz anderem Zusammenhang auf, als sie die Parasiten aus ihren Bienenstöcken entfernte: Sie musste feststellen, dass die von ihr zur Aufbewahrung verwendete Kunststofftragetasche nach einer Weile mit Löchern übersäht war. Die Mitarbeiterin des Instituts für Biomedizin und Biotechnologie an der Universidad (Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, CSIC) de Cantabria in Santander/Spanien untersuchte daraufhin mit ihren Kollegen Paolo Bombelli und Christopher Howe vom Department of Biochemistry der University of Cambridge in England, wie schnell die Würmer englische Supermarkt-Plastiktüten aus Polyethylen (PE) zersetzen.

Mehr als zwei Löcher pro Stunde

Wie ein Experiment zeigte, erzeugen 100 Larven bereits innerhalb von 40 min erste Löcher in einem Kunststoffbeutel ungenannter Wanddicke. Ein Tier ist nach den Auswertungen der Wissenschaftler dabei für etwa 2,2 Löcher pro Stunde verantwortlich. Nach 12 Stunden fehlten 92 mg an Kunststoffmasse.

Um sicherzustellen, dass die Larven den Kunststoff nicht einfach zu Mikroplastik zerbröseln, sondern tatsächlich Polymerketten aufbrechen, rückten die Wissenschaftler ihnen mit mehreren, auch radikalen Methoden auf den Leib: Ein auf die PE-Oberfläche aufgetragenes Homogenisat der Tiere brachte pro Quadratzentimeter und Stunde 23 mg Kunststoff zum Verschwinden – eine große Menge im Vergleich zu Experimenten mit Bakterien, für die auf derselben Fläche kürzlich eine Rate von nur 0,13 mg pro Tag (!) berichtet worden sei.

Mit Hilfe von spektroskopischen Analysen haben sich die Wissenschaftler zusätzlich davon überzeugt, dass auch typische Abbauprodukte wie Ethylenglykol auftreten (Aktualsierung vom 18.9.2017: Deutsche Wissenschaftler haben mittlerweile die Aussagekraft dieser Messung allerdings angezweifelt .) Rasterkraftmikroskopie-Analysen zeigen eine aufgeraute PE-Oberfläche, wo der Kunststoff mit Larven-Homogenisat in Kontakt kommt.

Weitere Forschung

Ob für den PE-Abbau der Larven-Organismus selbst oder Enzyme seiner Darmflora verantwortlich ist, lässt sich bei diesem Vorgehen freilich nicht aufklären. Weitere Untersuchungen sollen daher Aufschluss geben, ob ein für die Auftrennung der Polymere verantwortliches Enzym etwa aus den Speicheldrüsen der Larven oder aus ihren Darmbakterien stammen könnte, sagte Paolo Bombelli, der Erstautor der Veröffentlichung. Daraus könnte sich ein biotechnisches Verfahren ableiten lassen, um PE abzubauen.

Dr. Karlhorst Klotz, Redaktion

Weiterführende Information
  • Kunststoffrecycling

    Das Online-Special rund um das Recycling von Kunststoffen

    Nur wenige Werkstoffe sind für eine Verwertung so gut geeignet wie Kunststoffe. In unserem Special „Kunststoffrecycling“ haben wir für Sie eine Auswahl an relevanten und aktuellen Entwicklungen und Produkten zum Thema Wiederverwertung von Kunststoffen zusammengestellt.   mehr

  • 18.09.2017

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    Großes Aufsehen erregte im April die Meldung über Raupen, die nicht nur Löcher durch Kunststofftragetaschen bohren, sondern nach Messungen von Wissenschaftlern Polyethylen sogar verdauen können. Mainzer Chemiker vermuten nun allerdings Messfehler bei ihren Kollegen.   mehr

  • 07.03.2017

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