قام علماء جامعة NTU بتغذية الديدان بأنظمة غذائية بلاستيكية مختلفة واستخرجوا الميكروبيومات من أمعائها، وقاموا بحضانتها في قوارير لتشكيل "أمعاء دودة" صناعية.
ابتكرت مجموعة من الباحثين في جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة (NTU Singapore) "أمعاء دودة" اصطناعية قادرة على تحلل المواد البلاستيكية. يقدم هذا الابتكار حلاً واعداً مستوحى من الطبيعة لمعالجة مشكلة التلوث البلاستيكي في جميع أنحاء العالم.
من خلال تغذية الديدان بالبلاستيك وزراعة الميكروبات الموجودة في أحشائها، أظهر باحثون من كلية الهندسة المدنية والبيئية بجامعة NTU ومركز سنغافورة لهندسة علوم الحياة البيئية (SCELSE) طريقة جديدة لتسريع التحلل الحيوي للبلاستيك.
وقد أظهرت الدراسات السابقة أن ديدان Zophobas atratus - يرقات الخنفساء الداكنة التي تباع عادة كغذاء للحيوانات الأليفة والمعروفة باسم "الديدان الخارقة" لقيمتها الغذائية - يمكن أن تعيش على نظام غذائي من البلاستيك لأن أمعائها تحتوي على بكتيريا قادرة على تحطيم الأنواع الشائعة من البكتيريا. بلاستيك. ومع ذلك، فإن استخدامها في معالجة البلاستيك كان غير عملي بسبب بطء معدل التغذية وصيانة الدودة.
وقد أثبت علماء جامعة NTU الآن طريقة للتغلب على هذه التحديات من خلال عزل بكتيريا الأمعاء الدودية واستخدامها للقيام بهذه المهمة دون الحاجة إلى تكاثر الديدان على نطاق واسع.
(LR) يشمل أعضاء فريق بحث NTU الدكتور ساكشام بيروليا، زميل أبحاث؛ أستاذ مشارك تساو بن؛ والدكتور ليو ينان، زميل باحث.
قال البروفيسور المساعد بجامعة NTU Cao Bin في كلية CEE والباحث الرئيسي في SCELSE: "يمكن للدودة الواحدة أن تستهلك حوالي بضعة ملليجرامات من البلاستيك خلال حياتها، لذا تخيل عدد الديدان التي ستكون هناك حاجة إليها إذا أردنا الاعتماد على البلاستيك". عليها لمعالجة النفايات البلاستيكية لدينا. طريقتنا تلغي هذه الحاجة عن طريق إزالة الدودة من المعادلة. نحن نركز على تعزيز الميكروبات المفيدة في أمعاء الدودة وبناء أمعاء دودة اصطناعية يمكنها تحطيم المواد البلاستيكية بكفاءة.
وتتماشى الدراسة، التي نشرت مؤخرا في مجلة البيئة الدولية ، مع التزام الجامعة بتعزيز الابتكار وترجمة البحوث إلى حلول عملية تعود بالنفع على المجتمع في إطار خطتها الاستراتيجية الخمسية NTU2025.
تطوير أمعاء دودة صناعية
ولتطوير طريقتهم، قام علماء جامعة NTU بتغذية ثلاث مجموعات من الديدان الخارقة بأنظمة غذائية بلاستيكية مختلفة - البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبوليسترين (PS) - على مدى 30 يومًا. تم تغذية المجموعة الضابطة بنظام غذائي من دقيق الشوفان.اختار علماء جامعة NTU المواد البلاستيكية لأنها من بين أكثر المواد البلاستيكية شيوعًا في العالم، وتستخدم في الأغراض اليومية مثل صناديق الطعام وزجاجات المنظفات. HDPE هو نوع من البلاستيك معروف بمقاومته العالية للصدمات، مما يجعل من الصعب تحطيمه.
وبعد تغذية الديدان بالبلاستيك، استخرج العلماء الميكروبيومات من أمعائها وحضنتها في قوارير تحتوي على مغذيات صناعية وأنواع مختلفة من البلاستيك، لتشكل "أمعاء دودة" صناعية. وعلى مدار ستة أسابيع، تُركت الميكروبات لتنمو في القوارير عند درجة حرارة الغرفة.
- زيادة البكتيريا المحللة للبلاستيك
ووجد العلماء أنه بالمقارنة مع المجموعة الضابطة، أظهرت القوارير التي تحتوي على ميكروبات الأمعاء من الديدان التي تتغذى على البلاستيك زيادة كبيرة في البكتيريا المحللة للبلاستيك.علاوة على ذلك، كانت المجتمعات الميكروبية التي تستعمر المواد البلاستيكية في القوارير أبسط وأكثر ملاءمة لنوع معين من البلاستيك من الميكروبات الموجودة في المواد البلاستيكية التي تم تغذيتها مباشرة إلى الديدان. عندما تكون المجتمعات الميكروبية أبسط وتستهدف نوعًا معينًا من البلاستيك، فإن هذا يترجم إلى احتمالية تحلل البلاستيك بشكل أكثر كفاءة عند استخدامه في تطبيقات الحياة الواقعية.
قال المؤلف الأول للدراسة، الدكتور ليو ينان، زميل الأبحاث في كلية أوروبا الوسطى والشرقية وSCELSE: "تمثل دراستنا أول محاولة ناجحة تم الإبلاغ عنها لتطوير مجتمعات بكتيرية مرتبطة بالبلاستيك من الميكروبات المعوية للديدان التي تتغذى على البلاستيك. ومن خلال تعريض الميكروبات المعوية لظروف محددة، تمكنا من تعزيز وفرة البكتيريا المحللة للبلاستيك الموجودة في "أمعائنا الدودية" الاصطناعية، مما يشير إلى أن طريقتنا مستقرة وقابلة للتكرار على نطاق واسع.
ويقول الباحثون إن إثبات المفهوم الخاص بهم يضع الأساس لتطوير أساليب التكنولوجيا الحيوية التي تستخدم الميكروبات المعوية للديدان لمعالجة النفايات البلاستيكية.
