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18.09.2017

Kunststoff-fressende Raupe in Mainz entzaubert

Hackfleisch und Ei reproduzieren angebliche PE-Abbau-Messergebnisse

Großes Aufsehen erregte im April die Meldung über Raupen, die mit ihren Kauwerkzeugen nicht nur Löcher durch Kunststofftragetaschen bohren, sondern nach Messungen von Wissenschaftlern die Polymere anscheinend verdauen können. Die Autoren um Federica Bertocchini von der Universität in Santander/Spanien hatten berichtet, dass die Larven der Wachsmotte Galleria mellonella in der Lage seien, Kunststofftragetaschen aus Polyethylen (PE) zu verdauen.

Biochemischer Abbau von Polyethylen nicht bestätigt

Nun haben Wissenschaftler der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) aus der Gruppe um Prof. Dr. Till Opatz vom Institut für Organische Chemie die im Frühjahr veröffentlichten Ergebnisse und Versuchsdurchführungen kritisch begutachtet und eine Gegendarstellung der aufsehenerregenden Funde publiziert. Demnach konnte kein Nachweis erbracht werden, dass Polyethylen tatsächlich von Raupen verdaut wird.

Hackfleisch unter dem Infrarotspektrometer: Die tierische Protein-Fett-Mischung liefert ähnliche Signale wie die vermeintlichen PE-Abbauprodukte (© Institut für Organische Chemie/C.Weber, S.Pusch)

Nachdem die spanische Autorengruppe festgestellt hatte, dass die Raupen Löcher in Einkaufstüten fraßen, gingen sie der Frage nach, ob es sich dabei tatsächlich um einen biochemischen Verdauungsvorgang durch Enzyme oder Bakterien in den Verdauungsorganen der Raupen oder lediglich um eine mechanische Zerkleinerung durch deren Kauwerkzeuge handelt. Im zweiten Fall würde das Plastik lediglich in kleineren Stücken, aber chemisch unverändert wieder ausgeschieden.

Biochemischer Abbau von Polyethylen nicht bestätigt

Um dies zu klären, entwarf die Gruppe ein Versuchsprotokoll, bei dem der Einfluss von Raupenhomogenisat auf einer Polyethylenoberfläche untersucht wurde. Raupenhomogenisat ist die protein- und lipidreiche Masse der in gefrorenem Zustand zerstoßenen Raupen mit intakten Verdauungsenzymen. Für die Auswertung wurden spektroskopische und mikroskopische Methoden herangezogen.

Bertocchini et al. berichteten nach der Behandlung der Kunststofftragetaschen mit Raupenhomogenisat von einem Abbau des Polyethylens zu Ethylenglycol, das ein Spaltprodukt des Kunststoffs sein könnte. Dies würde für einen biochemischen Abbau sprechen. Insbesondere die durch Infrarotspektroskopie erhaltenen und veröffentlichten Daten lassen nach Ansicht der Mainzer Wissenschaftler jedoch am Nachweis von Ethylenglycol zweifeln.

Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Opatz untersuchen Hackfleisch als tierische Protein-Fett-Mischung mit dem Infrarotspektrometer (© Institut für Organische Chemie/C.Weber, S.Pusch)

Kontrollexperimente mit Hackfleisch und Eigelb

Die Arbeitsgruppe um Opatz konnte in nach ihren Worten einfachen Kontrollexperimenten zeigen, dass andere Signale, die für den eindeutigen Nachweis von Ethylenglycol besonders wichtig sind, in den veröffentlichten Spektren fehlen. Diese notwendigen Kontrollexperimente sind jedoch in der ursprünglichen Studie nicht erfolgt.
Die Signale vermeintlich biochemischer Abbauprodukte sind hingegen fast deckungsgleich zu Signalmustern, die eine tierische Protein-Fett-Mischung verursacht. Zu diesem Zweck hatten Mitglieder der Gruppe Opatz Eigelb und Hackfleisch analog zum veröffentlichten Versuchsprotokoll vermessen. Für die Mainzer Forscher ist damit klar: Es wurden nicht etwa Kunststoff-Abbauprodukte, sondern Raupenüberreste detektiert. Diese Überreste würden auch die meisten anderen Messergebnisse zwanglos erklären.
Zweifelhaft, doch nicht endgültig geklärt

Die Ergebnisse der Mainzer Wissenschaftler erschienen im August als Autorenkorrespondenz in Current Biology, dem gleichen wissenschaftlichen Journal, in dem bereits die Studie von Bertocchini et al. veröffentlicht worden war. Obwohl der biochemische Abbau damit noch nicht endgültig widerlegt ist, wie die das deutsche Wissenschaftlertrio Carina Weber, Stefan Pusch und Till Opatz einräumt, „erscheint die als Sensationsmeldung veröffentlichte Arbeit zumindest sehr fragwürdig und kann ohne weitere unterstützende Resultate eigentlich keinen Bestand mehr haben“.

In ihrer Antwort auf die Arbeit der Mainzer reagiert die spanisch-englische Forschergruppe ausweichend: Sie verweist auf die „in vielen Fällen widersprüchlichen Analyseergebnisse“ der Infrarotspektroskopie im Zusammenhang mit Abbauprodukten und räumt ein, dass ihre Absicht nicht war, Abbauprodukte und -pfade detailliert zu überprüfen. (KK)

Literaturhinweis

Carina Weber, Stefan Pusch, Till Opatz; „Polyethylene bio-degradation by caterpillars?“; Current Biology, 7. August 2017 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098221730862X

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