- Polyethylen ist der am häufigsten produzierte Kunststoff weltweit, mit über 100 Millionen Tonnen jährlich. Wachswürmer können Polyethylen abbauen, da es strukturell Bienenwachs ähnelt. Die Darmflora der Wachswürmer spielt eine zentrale Rolle beim Abbau von Polyethylen. Ein Acinetobacter-Stamm aus den Gedärmen der Würmer zeigte eine beeindruckende Fähigkeit zum Kunststoffabbau. Eine Kombination aus Massezucht von Wachswürmern und Laborverfahren könnte bei der Bewältigung der Plastikmüllkrise helfen.
Kunststoffe, die das moderne Leben stützen, sind preiswert, robust und vielseitig, doch sie entfalten eine ernste Wirkung, wenn sie in die Umwelt gelangen. Insbesondere Polyethylen ist der am weitesten verbreitete Kunststoff weltweit, mit über 100 Millionen Tonnen jährlich produziert. Da es Jahrzehnte dauern kann, bis Polyethylen abgebaut wird, und es auf dem Weg dahin sowohl Wildtiere gefährdet als auch zu schädlichen Partikeln zerfällt, stellt die Entsorgung ein dringliches Problem dar. Eine Lösung wurde 2017 durch europäische Forscher entdeckt. Die Larven von Wachsmotten, auch als Wachswürmer bekannt, sind in der Lage, Polyethylen in ihren Körpern abzubauen.
Wachswürmer als unerwartete Umwelthelfer
Traditionell als Schädlinge betrachtet, weil sie Bienenstöcke parasitieren und Bienenwachs verzehren, wissen wir nun, dass sie auch Polyethylen fressen, da es strukturell ähnlich ist. Laut Dr. Bryan Cassone, einem Biologieprofessor an der Brandon University in Kanada, können rund 2.000 Wachswürmer innerhalb von 24 Stunden eine gesamte Polyethylen-Tüte zerlegen. Die Forschung von Cassone und seinem Team beschäftigt sich damit, wie diese Insekten zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung eingesetzt werden könnten. Das Verstehen der biologischen Mechanismen hinter der Kunststoff-Biodegradation ist entscheidend für den großflächigen Einsatz von Wachswürmern.
Die Experimente von Cassone zeigten, dass Wachswürmer Polyethylen effizient abbauen, indem sie es mit ihrer speziellen Darmflora verarbeiten. Diese Abläufe wurden beobachtet, indem die Würmer mehrere Tage mit Polyethylen gefüttert wurden und anschließend die metabolischen Prozesse und Veränderungen in ihrem Verdauungstrakt analysiert wurden. Auffällig war, dass die Ausscheidungen der Würmer Glykol enthielten – ein Hinweis auf den Abbauprozess. Interessanterweise nahm die Glykolmenge ab, wenn die bakterielle Aktivität durch Antibiotika gehindert wurde, was die zentrale Rolle der Mikroben im Darm der Wachswürmer unterstreicht.
Die Rolle der Bakterien und genetische Erkenntnisse
Im Labor isolierten die Wissenschaftler Bakterien aus den Gedärmen der Würmer, darunter ein Acinetobacter-Stamm, der mehr als ein Jahr allein von Polyethylen lebte und weiterhin den Kunststoff abbauen konnte. Das unterstreicht die Widerstandsfähigkeit und Beständigkeit der Wachswurm-Darmflora. Eine weiterführende genetische Analyse ergab, dass wachsfressende Würmer eine erhöhte Genexpression im Bereich des Fettstoffwechsels aufwiesen, was auf den Stoffwechselumbau durch die Aufnahme von Kunststoffen hindeutet. Dies bedeutet, dass die Larven mit ihrem plastikzersetzenden Mikrobiom Kunststoffe in Lipide umwandeln und in ihren Körpern speichern.
Ein ausschließlich auf Kunststoffen basierendes Ernährungsschema erwies sich jedoch nicht als langfristig tragfähig für die Würmer. Tests zeigten, dass diese innerhalb weniger Tage verhungerten, wenn sie nur Polyethylen gefüttert wurden. Daraus folgerten die Forscher, dass die Einführung zusätzlicher Nahrungsquellen die Effizienz ihrer Polyethylen-Aufnahme steigern könnte. Hierdurch könnten Wachswürmer zu einem wertvollen Instrument in der Plastikabfallentsorgung werden.
Dauerhafte Lösungen und wirtschaftliches Potential
Die Forschungsgruppe schlägt zwei Ansätze vor: Zum einen die Massenproduktion von Wachswürmern, denen eine polyethylenreiche Diät ergänzt durch Nährstoffe zur langfristigen Überlebensfähigkeit angeboten wird. Diese könnten dann in Wirtschaftskreisläufe integriert werden, um Plastikabfälle biologisch abzubauen. Zum anderen könnte der Abbauweg durch Mikroorganismen und Enzyme im Labor nachgebildet werden, um auf die eigentlichen Insekten verzichten zu können.
Im Rahmen der Insektenzucht könnten die produzierten Larven in der Aquakulturindustrie als nahrhaftes Futter Verwendung finden. Der Nährwert der Insekten würde sie zu einer wertvollen Proteinquelle für die kommerzielle Fischproduktion machen. Diese Perspektiven lassen auf vielversprechende Wege schließen, die umwelt- und wirtschaftspolitisch von großer Bedeutung sind, um die anhaltende Krise durch Plastikabfälle zu bewältigen.
