A közönséges lisztbogár (Tenebrio molitor) a rovarok (Insecta) osztályába a bogarak (Coleoptera) rendjébe, a mindenevő bogarak (Polyphaga) alrendjébe és a gyászbogárfélék (Tenebrionidae) családjába tartozó faj. Növényi kártevőként tartjuk számon, mivel nagy veszteségeket okoz a mezőgazdaságban, kárt tesz a növények össztömegében és tápértékében. Ezen felül a tárolt élelmiszereket is fogyasztja, melyeket ürülékével, és az elpusztult egyedek maradványaival is szennyez.
A faj világszerte mindenhol elterjedt, ugyanis az ember valamennyi földrészre behurcolta. Ez alól egyedül a sarkvidékek képeznek kivételt.
A kifejlett lisztbogár kb. a 0,5-2 centiméteres hosszúságot éri el. Teste fényes barna, gesztenyebarna vagy fekete színű lehet. Szárnyfedőin finoman pontozott sávok futnak végig, amíg tora egyenletesen pontozott struktúrával rendelkezik. Csápjai rövidek, ízei vaskos jellegűek. A kifejlett bogár leginkább éjjel aktív, a természetben a legfőbb tápláléka a fakorhadék [1, 2].
Miért csodabogár a lisztbogár?
Napjainkban a műanyagok a globális gazdaság és az emberek mindennapi életének szerves és nagyon fontos részét képezik. Ezen anyagok széles körű használata szennyezési problémát okoz, amely a műanyaghulladékok ellenőrizetlen lerakása következtében az ökológiai rendszerekre nézve komoly fenyegetést jelent. A lebomlással szembeni rendkívüli ellenállás miatt, ha a műanyaghulladékok egyszer bekerülnek a rendszerbe, akkor tartósan jelen lesznek. A szemét túlnyomó többsége a csomagolási ágazatból származik, ahol a gyártás során az egyik leggyakrabban használt műanyag típus a polisztirol (PS). A PS egy szintetikus aromás polimer, amelyet a sztirol monomerből állítanak elő. Fontos tudni, hogy nemcsak környezetszennyezést okoz, hanem toxicitása és visszaalakuló vegyületei miatt is negatív hatással van az emberi egészségre, és az ökoszisztémára nézve is [3]. A hagyományos műanyag környezetre gyakorolt óriási veszélye miatt nagyobb figyelmet fordítanak a biológiailag lebomló műanyagokra, mint például a poli(butilén-szukcinát) (PBS), a poli(butilén-szukcinát-co-butilén-adipát) (PBSA) és a polikaprolakton (PCL) [4].
Először 2015-ben próbáltak műanyagot etetni a lisztkukacokkal, amely rendkívül pozitív eredményekkel zárult: a lisztkukac/lárva képes a PS gyors biológiai úton történő lebontására. A polimermaradványok a bélsárban a részleges depolimerizáció és oxidáció jeleit mutatták. Minden vizsgált PS minta lebomlott és aprózódott, a kevésbé sűrű habok a leggyorsabban. A korpával és PS-al etetett lisztkukacok az életciklus minden szakaszát befejezték, és a második generációban még hatékonyabban sikerült az állatoknak a PS lebontása, ami megnyitotta az utat a szelektív tenyésztés előtt [5].
Hogyan képesek erre?
Az emésztés során a lisztkukacok lárváik a műanyagokat CO2-á és biomasszává alakítják, amit bélbaktériumaik segítségével képesek megtenni. Kísérletképpen a kutatók a lisztkukacoknak a tápkeverékkel együtt antibiotikumot is adtak, amelyek közül a gentamicin volt a leghatékonyabb a lebontó képességük csökkentésében. Lényegében a bélbaktériumok aktivitását elnyomta a takarmányozás: gentamicinnal dúsított táplálékot (30 mg/g) kaptak 10 napon keresztül. Ennek eredményeképpen a lisztkukacok elvesztették a PS depolimerizációjának és mineralizációjának képességét. A vizsgálatokat követő izoláció során kiderült, hogy a PS lebontási folyamat a Exiguobacterium sp. miatt lehetséges. Ezért a PS-bontó bélbaktériumok jelenléte rendkívül fontos, hiszen miattuk megy végbe a biodegradáció. Ezek a lisztkukacok középső bélszakaszában élnek. A tenyészthető mikroorganizmusok száma minden egyes lisztkukac bélrendszerében körülbelül 5-6 × 105 kolóniaképző egység (CFU). A getamicinen kívül, a nisztatin és az ampicillin is képes elnyomni a bélmikrobiótákat. Az izolációs vizsgálatok során találtak két polietilén (PE) lebontó baktériumtörzset is, a Enterobacter asburiae-t és egy a Bacillus fajt is [5, 6].
Egyetemi tanulmányaim során nekem is alkalmam nyílt a témában kutatni, amely folyamán két középiskolás tanuló konzulense lettem. Közös munkánk során a polisztirol mellett a poliuretánt is vizsgáltuk hasonló körülmények között, hasonló eredményekkel. Arra voltunk kíváncsiak, hogy a polimerek hányad része bomlik le, és hányad része aprítódik fel. Minden mérés során volt egy bizonyos mértékű fogyás, gyakorlatilag ez a lebomlott anyag. Ezen felül további méréseket végeztünk az állatok által termelt bélsáron, amely alapján tisztán megállapítható volt a maradék le nem bomlott polimer jelenléte. Eredményeinket az Országos Tudományos Diákköri Konferencián közöltük, ahol a pályamunka fizika, földtudományok és matematika témakörben második helyezést ért el. Többek között vizsgálataink eredményeképpen kiderült, hogy kb. egy kilogramm polimer lebontásához, három kilogramm lisztkukac/lisztbogár lárvája szükséges. Azonban ez a kapott érték egyelőre még irányadó, a konkrétabb számok eléréséhez további vizsgálatok szükségesek.
Forrásjegyzék:
[1] Dr. Endrődi Sebő, Bogarak: Búvár zsebkönyvek. Budapest: Móra kiadó, 1975.
[2] Roland Gerstmeier, Nagy európai természetkalauz, 2. kiadás. Budapest: Officina Nova, 1993.
[3] B. T. Ho, T. K. Roberts, és S. Lucas, „An overview on biodegradation of polystyrene and modified polystyrene: the microbial approach”, Critical Reviews in Biotechnology, köt. 38, sz. 2, o. 308–320, febr. 2018, doi: 10.1080/07388551.2017.1355293.
[4] W. L. Filho és mtsai., „An assessment of attitudes towards plastics and bioplastics in Europe”, Science of The Total Environment, köt. 755, o. 142732, febr. 2021, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142732.[5] S.-S. Yang és mtsai., „Biodegradation of polystyrene wastes in yellow mealworms (larvae of Tenebrio molitor Linnaeus): Factors affecting biodegradation rates and the ability of polystyrene-fed larvae to complete their life cycle”, Chemosphere, köt. 191, o. 979–989, jan. 2018, doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.117.
[6] Y. Yang és mtsai., „Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 1. Chemical and Physical Characterization and Isotopic Tests”, Environ. Sci. Technol., köt. 49, sz. 20, o. 12080–12086, okt. 2015, doi: 10.1021/acs.est.5b02661.
