Qui és menja el plàstic?: Cucs, papallones o microbis?

"Messieurs, c'est les microbes qui auront le dernier mot" (Senyors, són els microbis els qui tindran la darrera paraula). Aquesta frase s'atribueix a Louis Pasteur (1822-1895), un dels pares de la microbiologia mèdica. No sé si realment va dir-la ell, però el que és cert és que els microbis tenen la darrera paraula en moltes coses que mai no hauria pogut imaginar aquest investigador, des de l'origen de moltes malalties aparentment no infeccioses fins a la resolució de problemes ambientals. Podria ser que també la tinguessin per resoldre el problema que representen els milions de tones de deixalles de plàstic acumulats en el planeta.

Cucs menjadors de plàstic?
Ahir, en una emissora de ràdio, vaig sentir que s'havien trobat uns cucs capaços de menjar plàstic. Em va sobtar, perquè el plàstic és una substància artificial i, si algun organisme és capaç de degradar-lo, ha de ser perquè contingui algun enzim que ho faci possible i, a la natura, en general, els éssers vius tenen els enzims necessaris per a degradar només allò que és produït pels propis éssers vius. (Hi ha algunes excepcions, com ara els microbis que poden nodrir-se de pedres o roques.) Fins ara, l'únic plàstic que es podia degradar biològicament és el plàstic natural que fabriquen alguns bacteris o plantes a les quals s'han transferit els gens bacterians que els confereixen aquesta propietat.

Eruga de l'arna de la cera (Wikimedia commons)

He volgut aprofundir més en la notícia sobre els cucs menjadors de plàstic i he trobat alguns llocs on ja deixava clar de quins "cucs" és tracta. En realitat no són cucs, sinó les larves d'una papallona, la Galleria mellonella, coneguda com a arna de la cera o poll de les arnes (en castellà, polilla de los panales). (Les larves de molts insectes són anomenades popularment 'cucs' per la seva forma vermiforme; per exemple, els "cucs de seda" són les larves --o erugues-- de la papallona de la seda.) L'arna de la cera és una plaga en apicultura; s'alimenta de la cera de les abelles i pot arribar a destrossar-ne els ruscs.

La descoberta: serendipitat
La notícia que s'ha escampat per tots els mitjans de comunicació fa referència a un article publicat a la revista Current Biology, que descriu la recerca feta per Paolo Bombelli, Christopher J. Hower i Federica Bertocchini; els dos primers, investigadors de la Universitat de Cambridge i la tercera, investigadora italiana que treballa en un centre mixt del CSIC i la Universitat de Cantàbria. La descoberta de l'activitat devoradora de plàstic per part d'aquestes papallones va ser un cas de serendipitat.

Federica Bertocchini, que dedica part del seu temps lliure a l'apicultura, durant l'hivern guarda els ruscos buits a casa. L'any passat, quan els va agafar per posar-los a l'exterior, va veure que estaven infestats per l'arna de la cera. Va aconseguir agafar les erugues intruses i ficar-les en una bossa de plàstic de polietilè. Després d'unes hores, la bossa era plena de forats i les arnes s'havien escampat pertot. No hi havia trossets de plàstic cosa que semblava indicar que s'havien menjat el plàstic que faltava en els forats. Això la va intrigar i, com a bona investigadora, va voler saber si aquells insectes eren capaços de menjar-se el plàstic. Per comprovar-ho, Bertocchini va comptar amb la col·laboració de dos bioquímics de la Universitat de Cambridge, amb els quals van dissenyar un experiment. Van ficar un centenar d'arnes de la cera en una bossa de plàstic de les que es fan servir en els comerços i van veure que després de 40 minuts ja s'hi veien forats; van calcular que cada insecte podia fer uns 2,2 forats per hora. Però el fet que hi hagués forats podria haver estat causat per una acció mecànica, que les arnes destrossessin el plàstic amb el seu aparell bucal per sortir de la bossa i que, fins i tot en el cas que se l'empassessin, que el plàstic travessés el seu aparell digestiu sense degradar-se.

En una segona fase de l'experiment van triturar les arnes de la cera, i van aplicar aquella massa triturada directament damunt la bossa de plàstic. Si les arnes eren capaces de degradar el polietilè, aquella massa hauria de contenir els enzims que ho feien possible i per tant, també es degradaria. Després de 14 hores havia desaparegut un 13 per cent de la massa del plàstic. Mitjançant diverses tècniques de laboratori van comprovar que el polietilè, que és un polímer, era degradat fins a un compost químic més senzill, l'etilenglicol. Això significa que l'enzim, si hi participava més d'un-- era present en el triturat d'arnes aplicat sobre el plàstic.

Els resultats d'aquest experiment fan pensar que en un futur més o menys llunyà es podrà resoldre el problema dels residus plàstics. Tanmateix, no és una troballa tan innovadora com els mitjans ens la presenten, i queden encara moltes incògnites per resoldre abans que se li pugui trobar l'aplicació pràctica. Per què, d'on prové l'enzim --o enzims, si n'intervé més d'un-- que degraden el plàstic? El produeix el mateix insecte o podria ser un enzim segregat pels microorganismes que viuen en el seu aparell digestiu? De la mateixa manera que la degradació de la cel·lulosa en els animals remugadors la duen a terme els microbis que es troben en el seu rumen, o que la digestió de la fusta que mengen els insectes xilòfags (menjadors de fusta) la fan també els microbis del seu aparell digestiu, és molt probable que sigui la microbiota (o microflora) de les arnes de la cera la que s'encarregui de la degradació del plàstic.

Eruga de l'arna índia de la farina (Wikimedia commons)

Altres menjadors de plàstic
Tot i el rebombori de la notícia, aquests insectes no són els primers menjadors de plàstic descrits. I els mateixos autors de la recerca ho reconeixen en el seu article. El 2014, dos investigadors de la Universitat de Pequín i un altre xinès, investigador a la Universitat de Stanford, a Califòrnia, van descriure la degradació del plàstic que duen a terme les larves de l'arna índia de la farina (Plodia interpunctella). Van trobar, en l'aparell digestiu de l'arna, dos bacteris que degradaven el polietilè. Un d'ells, Enterobacter asburiae, és un bacteri que comprèn soques patògenes per als humans, però que pot viure en ambients molts diversos i s'ha aïllat també en plantes de cultiu com ara el cotó, les mongetes o l'arròs. L'altre bacteri era una soca d'una espècie no identificada del gènere Bacillus, que van anomenar Bacillus sp. YP1. Posteriorment, aquests mateixos investigadors van determinar la seqüència genètica de Bacillus sp. YP1. L'anàlisi dels seu genoma va mostrar la presència de 182 gens que intervenen en les vies de degradació i metabolisme de productes xenobiòtics, és a dir productes amb una estructura química que és poc freqüent o inexistent a la natura perquè són compostos sintetitzats en el laboratori.

Abocador de plàstic (Creative Commons)

Un altre bacteri menjador de plàstic va ser descrit el 2016. Es tracta de Ideonella sakaiensis, que va ser aïllat en un abocador de politereftalat d'etilè (més conegut per les sigles PET). Aquest bacteri formava part d'un consorci microbià constituït per bacteris, llevats i protozous, que era capaç de degradar el PET. Posteriors anàlisis van revelar que era una única espècie (l'esmentada Ideonella sakaiensis) la que s'encarregava de la degradació del plàstic.

Conclusions
Què aporta doncs de nou la descoberta d'aquesta arna menjadora de plàstic? La rapidesa amb què ho fa. Els dos bacteris aïllats de l'arna índia de la farina triguen unes vuit setmanes a degradar el polietilè, i el bacteri devorador de PET, tot i que és més ràpid, triga unes sis setmanes. En canvi, en una breu estona els efectes de l'arna sobre el plàstic ja són evidents.

Els investigadors de l'arna de la cera tenen ara diverses vies per continuar la seva recerca. Una d'elles és identificar els enzims que participen en la degradació del polietilè i suposo que determinar si són del propi insecte o si són enzims de la seva microbiota. Una altra, identificar els gens que codifiquen aquests enzims. Un dels investigadors (Bombelli) diu en un article en el diari The Guardian que volen esbrinar si les arnes devoren el plàstic per usar-lo com a aliment o perquè volen escapar de la bossa on estan tancades. Si ho fessin per escapar, potser un cop ho hagin fet ja no tindrien necessitat de menjar tant; però si ho fan per usar el plàstic com a font d'energia, la cosa seria diferent. A mi em fa l'efecte que, si les arnes mengessin el plàstic amb tanta voracitat només per l'afany d'escapar, la massa d'arnes triturada potser degradaria el plàstic molt més lentament. Però potser estic equivocada.

Mentre llegia aquests articles recordava Lynn Margulis, la biòloga nord-americana que tant va defensar el paper de la simbiosi en l'evolució biològica. És molt possible que la degradació del polietilè per part de l'arna de la cera sigui també un cas de simbiosi, com el de la degradació del PET per l'arna índia de la farina. I és que, com deia Pasteur, els microbis són els qui tenen (gairebé sempre) la darrera paraula.

Potser us interessarà:
- Biologa italiana scopre i bruco che mangia la plastica: "Cosí è nata per caso la mia ricerca" (La Repubblica, 25.04.2017)
- Els cucs que degraden el plàstic, per Antonio Madridejos (El Periódico, 24.04.2017)
- El gusano de la cera, capaz de degradar el plástico más resistente, per Antonio Cerrillo (La Vanguardia, 25.04.2017)