В Якутске ученые разводят колонии насекомых, способных поедать пластик
В Технопарке «Якутия» поселились тараканы и моль. С их помощью якутские ученые-энтузиасты планируют выработать фермент, способный разрушать пластиковые отходы. Подробнее — в материале News.Ykt.Ru.
По соседству с биотехнологическими лабораториями в небольшом кабинете, примерно в 20 кв. метров, стоит несколько стеллажей, но вместо книг и документов на них расположены аквариумы, ящики и коробки. Они служат домами для самых маленьких обитателей технопарка. Насекомые — это основа уникального стартапа, главной звездой которого является родственница обычной моли.
Евгений Попов, ведущий эксперт лаборатории биотехнологий Технопарка «Якутия», участник проекта «СахаКсенос»:
— Большая восковая огневка (Galleria mellonella) — это моль, представитель отряда чешуекрылых. Ее личинка в ходе эволюции научилась перерабатывать такие полимеры, как, к примеру, полиэтилен. То есть она может есть пластиковые пакеты. 100 таких гусениц за 10-12 часов съедают примерно 100 грамм пластика. Конечно, эта скорость поедания утрированная, она зависит от множества факторов: температуры, влажности и качества личинок, то есть от того, откуда они родом.
Сама огневка кушает пчелиные улья, в которых много протеина. У нас специально для этого припасено их любимое лакомство. Пластик они могут есть, но он не дает им необходимой энергии, которая есть в сотах. Поэтому мы будем экспериментировать: 60% их рациона будет составлять пластик, 40% — воск. В таком случае они будут и голодны, чтобы есть пластик, и смогут жить и продолжать обогащать колонию. Пока мы их пакетами не кормим, потому что хотим сначала дорасти до большой колонии.
Сколько всего у вас особей?
— Сейчас тут около 100. Эта называется маточная колония, она основа будущей большой колонии. Также свои маточные колонии есть у моих коллег. Позже мы объединим их в единую большую в одном биоинкубаторе. Если мы будем производить в миллионных масштабах огневку и других пластикоедов, то нужно будет обязательно большое помещение. Пока же данное помещение нас полностью удовлетворяет.
Как вы узнали о способности моли к уничтожению пластика?
— В 2017 году была опубликована большая статья испанских и британских ученых. В ней говорилось о том, что личинки огневок могут съесть целлофановый пакет. Они не просто его едят, а химически деструктурируют на другие составляющие, одним из которых является этиленгликоль, причем после этого его можно использовать.
После выхода той научной статьи это направление приобрело некоторую популярность среди ученых. К примеру, индийцы также приступили к изучению этой технологии. Так что можно сказать, что мы не изобрели ничего нового, а просто взяли известную технологию и пытаемся ее в здесь, в Якутии, запустить в виде нашего небольшого стартапа. Наш коллега Иван Сокольников занимался животными-пластикоедами до 2017 года, экспериментируя с различными кормовым видами.
Как я поняла, эта моль не якутский вид?
— Да, это типичный для европейской части России вид, мы его специально завезли. Но никакой инвазии, то есть внедрения вида в якутскую экосистему, не будет. К нашим климатическим условиям этот вид не приспособится. Жить и расти колония будет под серьезным контролем.
Как вы планируете реализовать свой проект?
— Первый этап — это создание маточной колонии, которая должна включать в себя не 100 и даже не 200 особей, а десятки-сотни тысяч, миллионы экземпляров. Второй этап — собственно переработка пластика. У насекомых есть определенные бактерии — метаболы, которые как раз и разрушают пластиковые структуры. Мы хотим выделить ферменты, которые расщепляют пластик, а также извлечь бактерии, которые в этом участвуют. После этого нам не нужно будет разводить несколько огромных колоний, так как мы будем знать, какое именно вещество и какие микроорганизмы участвуют в разрушении пластика. Позже мы либо с помощью биореактора от бактерий получим данный штамм, либо пойдем более сложным, но более наукоемким путем — запросим секвенирование этого фрагмента ДНК, которая отвечает за выработку фермента, расщепляющего пластик. Таким образом мы получим расшифровку ДНК и на базе каких-нибудь научных институтов попробуем синтезировать данный фермент. Из полученного вещества изготовим раствор, которым можно будет поливать пластиковые отходы и таким образом избавляться от них.
Кроме огневки, в арсенале ученых есть еще несколько насекомых, которые могут помочь в очищении планеты от пластика. В небольшом контейнере живет популяция большого мучного хрущака (Tenebrio molitor). Это жуки-ксилофаги, то есть растительноядные, в особенности они любят грызть древесину.
Однажды Иван Сокольников заметил, что они также перерабатывают полипропилен, из которого, к примеру, делают упаковку для лапши. Также в «армию» «СахаКсеноса» уничтожать пластик «призван» еще один вид жуков — зофобас (Zophobas morio).
От разведения насекомых дома до федеральных научных грантов
Сейчас команда «СахаКсеноса» стоит на пороге оформления своего юридического лица. По словам участников проекта, этот шаг позволит им попробовать свои силы в грантах фонда «Сколково», которые позволят проводить исследования за счет выигранных средств.
Евгений Попов:
— Пока мы просто творческая группа со своим научным пространством, которая занимается проектной деятельностью. Свой проект мы назвали«СахаКсенос». Ксенос — это инопланетная раса насекомоподобных существ из вселенной игры Warhammer. Нас в проекте трое: я занимаюсь организационными вопросами, Валерия Кривогорницына, как и я, по образованию биолог, а также с нами врач-герпетолог Иван Сокольников, специалист по рептилиям, он лечит в Якутске крокодилов и змей, имеет опыт работы с насекомыми с 2000 года. Кстати, изначально идея этого проекта пришла в голову именно Ивану. Кроме того, тут есть аквариумы из оргстекла в форме додекаэдра и икосаэдра, которые он сделал сам.
Расскажи, как вы начали работать?
— В прошлом году мы начали оформлять проект «Использование личинок большой восковой моли для утилизации пластиковых отходов». Валерия защитила и выиграла грант программы «Умник» от Фонда Бортника (Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере). Первый транш в 200 тысяч рублей получили этим летом. Тогда же начали потихоньку закупаться, приобрели шкафы, контейнеры, часть гранта ушла на аренду помещения в Технопарке «Якутия» на льготных условиях, и это очень замечательно, что у нас есть такие институты развития, которые рады поддерживать инновационные проекты. Сейчас мы ожидаем второй транш в 300 тысяч рублей. А еще спонсорскую помощь оказывает магазин @resnichka_cosmetics, спасибо им за это.
Впоследствии мы расширили проект, включив в него еще два вида. Это обещает стать интересным бизнесом, который будет приносить пользу и нам, и Якутии. Я его представляю примерно так. Скорее всего, нам понадобится какой-то полигон, где бы мы могли принимать пластик у населения. Нужна будет конструкция, в которую бы помещались пластиковые отходы. Их бы поливали нашим раствором и закрывали на период его полного уничтожения. До этого еще очень далеко, но, думаю, уже на первичном этапе, то есть на стадии личинок, мы сможем принимать у людей пакеты, целлофан и давать их на съедение нашим животным.
После поедания пластика насекомыми как он распадается? Насколько это безопасный процесс для человека и окружающей среды?
— В этом направлении еще нужно проводить исследования. Сейчас известно, что таким образом от пластика остается этиленгликоль и куча еще других веществ, о которых мы пока не знаем. Никто особого анализа этого процесса не делал. Мы планируем методом хроматографии (метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ — прим. ред.) определить, что это за вещества. Этиленгликоль не самая безопасная вещь, тем не менее это вещество проще утилизируется, с ним легче работать, еще из него можно делать антифриз.
Насколько актуальна проблема утилизации пластика?
— Такая проблема есть во всем мире. Пластик не так страшен, как его малюют, но тем не менее безвредным его тоже назвать трудно. Скорость его разложения надо еще изучать, ведь сейчас очень много видов пластика, не все из них люди научились перерабатывать. Мы пока можем перерабатывать разве что целлофановые пакеты и полистирол. К примеру, оргстекло не разгрызут ни жуки, ни огневки.
Биобанк насекомых
Перечисляя пластикоедов, Евгений продемонстрировал нам всего три емкости с живым содержимым, но вокруг остается еще немало ящиков с другими видами. Как пояснил ученый, это еще одно направление работы проекта «СахаКсенос» — разведение и продажа насекомых.
Евгений Попов:
— В Якутии на самом деле довольно большое сообщество людей, которые разводят различную экзотику. Это очень большой рынок, который постоянно увеличивается, есть зоомагазины, специализирующиеся на закупке редких животных. К примеру, маленьких ящериц — эублефаров, змей. Мы могли бы стать для них поставщиком корма, будем разводить кормовые виды насекомых, которых также можно засушить или мариновать. Это полезное лакомство для большого количества рептилий. У нас представлен вид мраморный таракан, они быстро плодятся, так что получить большую колонию не составит труда.
Жуки — это экологически чистый продукт, белок. Он подойдет и как кормовая база для куриц. Все линии наших тараканов и других животных чистые, можно брать и на рыбалку, используя в качестве наживки. Также в нашей коллекции колония сверчков. Возможно, возьмем еще млекопитающих, а точнее крыс. Люди, которые держат змей, смогут покупать их в качестве корма. Это менее научно, но тоже актуальное и интересное направление.
Одновременно с этим у нас получится целый биобанк насекомых и членистоногих. Здесь уже живет скорпион, паук-птицеед. Пока здесь только 30% имеющихся животных, все остальное на дому, но для них уже готовы пустые коробки. Одной из целей проекта также было освобождение наших домов от обилия животных, потому что уже не хватает места, много пространства нужно для многоножек, разных видов тараканов. У меня дома есть многоножки, фрины, вскоре они переедут сюда. Домашние животные — это ведь не только собаки и кошки, могут быть и вот такие товарищи, которые тоже могут быть полезны в плане развития ребенка, его ответственности.
Откуда такой интерес именно к насекомому миру?
— Не знаю, с детства. Мне всегда больше нравились более интересные формы жизни, потому что они являются новым планом эволюции. Есть позвоночные животные, как мы с вами, а есть насекомые, которые представляют собой нечто совершенно параллельное, с иным строением организма, с иным образом жизни. Называть Землю планетой людей, на самом деле, некорректно, потому что если взять биомассу всех людей и биомассу одних только муравьев, то они намного перевесят все человечество.
В рамках самоизоляции мы с коллегами по очереди приходим сюда, чтобы покормить.
Чем кормите?
— У нас есть знакомый пасечник, у которого есть бездонный запас ульев, в том числе старых, уже не использующихся. Они идут на прокорм огневки. Тараканы-полифаги едят все. Для них по дешевке покупаем подгнившие яблоки, в качестве белка даем собачий корм. Как я говорил, жуки-ксилофаги питаются древесиной. Скорпиона и паука кормим тараканами. Самый мягкий и вкусный таракан, которого предпочитают молодые рептилии, — это туркменистанский таракан, этот рыжий товарищ питается только свежими фруктами.
В некоторых больших ящиках кучами сложены лотки из-под яиц, тараканы и жуки предпочитают спать и прятаться в тени. Плюс такая многослойность увеличивает жизненное пространство маленьких обитателей.
Чем еще может быть полезен биобанк насекомых?
— Хотелось бы, чтобы был какой-то центр, который бы аккумулировал все имеющиеся научные разработки по насекомым в Якутии. У нас очень хорошо исследованы клопы, это заслуга Винокурова Николая Николаевича, профессионала с мировым именем по клопам. Есть Аверинский Александр Иванович, который занимается жесткокрылыми жуками, есть специалисты, занимающиеся бабочками, но другие группы насекомых и членистоногих должным образом не исследованы.
В то же время у нас много белых пятен по членистоногим республики, клещам и паукам, нет никаких данных по многоножкам, очень мало информации по ракообразным. Моя научная работа только по иксодовым клещам, но какие есть у нас другие виды клещей, никто не знает. Масштабных исследований по этой теме не проводилось, а если и проводились, то очень поверхностно. Все это хочется исследовать, но втроем охватить все невозможно. Конечно, в ходе своей работы мы будем делать и свои научные публикации. Думаю, именно в плане переработки пластика с использованием насекомых мы уникальны.
Кроме того, обязательно приоритетным будет образовательное направление. Валерия Кривогорницына преподает в различных онлайн-школах, участвует в других научно-педагогических стартапах. С ней хотим запустить YouTube-проект, где будем проводить научно-популярные лекции. Готовы проводить экскурсии для школьников, показывать наших обитателей детям. Думаю, это будет интересно, потому что у нас 9 месяцев зимы, экзотики нет. К тому же, когда говоришь о тараканах, все представляют наших страшных, но есть и симпатичные виды, о которых мало кто знает, к примеру так называемый таракан-домино, или шахматный таракан, который выглядит достаточно симпатично.
У него как будто есть крылья, он умеет летать?
— Они планируют. У тараканов в ходе эволюции деградировали крылья, но прыгать или планировать они еще могут. Тараканами-домино кормить кого-либо не рекомендуется, они просто для красоты.
Автор: Ксения Габышева
Источник: