Verrottendes Plastik? (Welche Ressourcen können Lebewesen verarbeiten)

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    • Verrottendes Plastik? (Welche Ressourcen können Lebewesen verarbeiten)

      Bin grade über diese Art gestolpert:

      Nylon-eating bacteria

      Offenbar (zumindest nach einer Interpretation) eine Bakterienart, die sich entwickelt hat, Nylon abzubauen, einen menschengemachten Stoff, den es in der Natur vorher nicht gab.

      Meine Frage ist nun: Ist es demnach plausibel, dass sich, wenn genügend Zeit vorhanden, Bakterienarten entwickeln, die alle möglichen anderen "Menschen"-Materialien abbauen können?

      Würde Plastik in einer SF-Stadt also von lokalen Bakterien zersetzt werden können?

      Any sufficiently complex explanation is indistinguishable from ISSO. / / / Art should comfort the disturbed and disturb the comfortable.
    • Definitiv, ja. Wenn man sich ansieht, welche zuvor giftigen oder unverwertbaren Substanzen nach einiger Zeit der Evolution plötzlich echt super waren ... das Paradebeispiel dabei ist ja das gefährliche Umweltgift Sauerstoff. Plastik zu verwerten ist da ein ziemlich kleiner Schritt im Vergleich.
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    • Ja, bei jedem Stoff, der chemische Energie liefern kann, ist es wahrscheinlich, dass sich früher oder später ein Organismus entwickelt, der diese Energiequelle anzapfen kann. Und der aerobe Abbau von Kunststoffen wie PE oder PP bringt jede Menge Energie (das Zeug brennt ja auch hervorragend). In einer SF-Stadt muss man ja außerdem gar nicht drauf warten, dass sich diese Bakterien von selbst entwickeln - ein paar Genmanipulationen an der richtigen Stelle, und die Sache haut hin.

      Schwieriger stell ich mir die Sache bei Substanzen vor, aus denen man nicht wirklich durch Zerlegung oder Oxidation Energie rauskitzeln kann, zum Beispiel FCKWs.

      Gänzlich unmöglich ist (zumindest mit erdähnlicher Biologie) ein Abbau von radioaktiven Substanzen (z.B. Spaltprodukte aus Kernreaktoren), denn denen ist mit chemischen Umsetzungen prinzipiell nicht beizukommen.

      Übrigens: Wenn es Plastik-abbauende Organismen gäbe, würden wohl einige Anwendungsgebiete von Kunststoffen allein dadurch sinnlos werden: Was bringt es noch, mein Essen in Plastikfolie zu verpacken, wenn die Folie selbst unter dem Einfluss von Luft und Feuchtigkeit nach ein paar Tagen ranzig/faulig/schimmlig wird?
    • Übrigens: Wenn es Plastik-abbauende Organismen gäbe, würden wohl einige Anwendungsgebiete von Kunststoffen allein dadurch sinnlos werden: Was bringt es noch, mein Essen in Plastikfolie zu verpacken, wenn die Folie selbst unter dem Einfluss von Luft und Feuchtigkeit nach ein paar Tagen ranzig/faulig/schimmlig wird?

      Das war auch meine Überlegung, drum der Thread.

      Stell ich mir etwas dystopisch vor: Eine durch biologische Waffen zerstörte Welt, in der nichts und niemand vor dem Verrotten sicher ist. Die Bakterien haben sozusagen gewonnen, indem sie schneller mutiert sind, als die Antibiotika-Hersteller fähig waren, dem nachzukommen.

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    • Angustus schrieb:


      Gänzlich unmöglich ist (zumindest mit erdähnlicher Biologie) ein Abbau von radioaktiven Substanzen (z.B. Spaltprodukte aus Kernreaktoren), denn denen ist mit chemischen Umsetzungen prinzipiell nicht beizukommen.

      Nicht ganz on Topic, aber in diesem Zusammenhang vielleicht doch von tangentialem Interesse:
      Es gibt bei Chernobyl immer wieder das Gerücht, dass sich da eine bestimmte Art von Pilzen bevorzugt im hochradioaktiven Bereich ansiedelt. Geschützt durch massive Melaninproduktion. Was treibt jetzt diese Pilze aus biologischer Sicht da hin, da sie die Strahlung selbst ja nicht nutzen können?
    • Ein interessanter Satz aus der Wikipedia dazu:
      Eine wissenschaftliche Arbeit aus dem Jahr 2007 berichtet von Pilzen, die wahrscheinlich mittels Melanin ionisierende Strahlung in für ihren Organismus nutzbare Energie umwandeln (radiotrophe Pilze).[4]

      Demnach ist es doch nicht gänzlich ausgeschlossen und undenkbar, dass Radioaktivität biologisch genutzt wird. Leider habe ich keinen Zugang mehr hinter die Paywalls von Wissenschaftsmagazinen, sonst würde ich mich da jetzt mal eingehender schlau machen.
    • So wie ich das verstanden habe, nutzen die durchaus die Strahlung zur Energiegewinnung. Es heisst, dass sie anderswo deutlich langsamer wachsen. Die Pilze sind ja auch nicht die einzigen Lebewesen, die radioaktive Strahlung aushalten, allerdings wohl bisher die einzigen, die sie als Energiequelle nutzen.
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    • Veria schrieb:

      Die Pilze sind ja auch nicht die einzigen Lebewesen, die radioaktive Strahlung aushalten, allerdings wohl bisher die einzigen, die sie als Energiequelle nutzen.

      Nein, die in der Wikipedia verlinkte Studie (ohne Paywall lesbar) zitiert zwei weitere:
      In addition, there are recent reports that certain life forms can utilize non-conventional forms of energy - microbes in geothermal vents at the bottom of the ocean can harvest thermal radiation as an energy source [37] while some microorganisms living in mines exploit energy from radiolysis of water [38].

      nach denen es noch mehrere Lebensformen gibt, die Radioaktivität aktiv nutzen. In der ersten pnas.org/content/102/26/9306.full kann ich allerdings keinen direkten Bezug zu radioaktivität finden (Nur "Radiation" allgemein), die Zweite ist hinter einer Paywall.


      Vielleicht ist dieses Thema interessant genug für einen eigenen Thread? Ganz on Topic ist es hier ja nicht.


      Edit: Tschuldigung, habe mich vertan, da im zitierten Teil geht es um Thermal Radiation. Ich nehme dieses Posting vollinhaltlich zurück. Inklusive dieser Zeile.
    • Zersetzung von Gestein durch Mikroorganismen: de.wikipedia.org/wiki/Verwitte…ch-biotische_Verwitterung. Grundsätzlich bestehen Gesteine aber meistens schon aus Oxiden, sind also schon in der energetisch niedrigsten Stufe angelangt. Da gibts nicht mehr allzu viel herauszuholen, zumindest aus "normalem" Gestein. Die Zersetzung von Stein durch die Ausscheidungen von Organismen ist also wohl eher ein Nebeneffekt, ernähren tun sich die Organismen nicht aus diesem Prozess. Bei speziellen Gesteinstypen kann das anders sein, aber da kenn ich mich zu wenig aus.


      Bei Metall ist der Fall gleich gelagert wie beim Plastik: Bei der chemischen Umsetzung von Eisen zu Eisenoxid (Rost) wird haufenweise Energie frei, und von dieser Energie könnte irgendein Organismus leben. Je unedler das Metall, desto attraktiver wäre diese Energiequelle: Aluminium bringt noch mehr als Eisen; Gold und Silber hingegen kann man da eher vergessen.

      Glas ist im Wesentlichen Siliziumdioxid, da lässt sich wahrscheinlich beim besten Willen keine Energie mehr rauspressen. Also natürlich könnte es Organismen geben, die Glas chemisch zerlegen, aber sie könnten nicht ihren Energiebedarf daraus decken; und warum sollten sie sich dann die Mühe machen? Glas ist nämlich chemisch äußerst stabil und gar nicht leicht kleinzukriegen.

      @Hans&Veria: Total interessant, das hab ich bisher nicht gewusst. Das bringt mich jetzt gleich auf eine weltenbastlerische Idee ... mal sehen, was rauskommt.

      Kleine Ergänzung (so wie es aus euren Posts hervorgeht, ist es euch eh klar, aber vielleicht nochmal für andere): Diese Pilze ernähren sich zwar möglicherweise von der Strahlungsenergie, aber sie tragen ganz sicher nicht zum schnelleren Zerfall der radioaktiven Substanzen bei. Man darf also nicht meinen, dass dadurch nukleare Abfälle irgendwie "biologisch abbaubar" würden.
    • Angustus schrieb:

      Grundsätzlich bestehen Gesteine aber meistens schon aus Oxiden, sind also schon in der energetisch niedrigsten Stufe angelangt. Da gibts nicht mehr allzu viel herauszuholen, zumindest aus "normalem" Gestein.

      Es ließe sich vielleicht mit so Sachen wie Chlor, Schwefel oder Fluor noch Energie gewinnen. Die sind aber normalerweise nicht verfügbar, abseits von vielleicht Vulkanen. Sauerstoff ist verfügbar, Chlor zumeist nur ohnehin bereits gut an ein Natrium gebunden. Insofern gebe ich Dir recht.


      Glas ist im Wesentlichen Siliziumdioxid, da lässt sich wahrscheinlich beim besten Willen keine Energie mehr rauspressen. Also natürlich könnte es Organismen geben, die Glas chemisch zerlegen, aber sie könnten nicht ihren Energiebedarf daraus decken; und warum sollten sie sich dann die Mühe machen? Glas ist nämlich chemisch äußerst stabil und gar nicht leicht kleinzukriegen.

      Glas ist amorph. Theoretisch ließe sich Energie daraus gewinnen, das in eine kristalline Struktur zu überführen. Praktisch aber offenbar nicht genug, um den Aufwand zu rechtfertigen. Vulkanglas liegt lange genug offen rum, dass sich da längst was entwickeln hätte können, wenn der Energiegewinn dafür stände.

      Kleine Ergänzung (so wie es aus euren Posts hervorgeht, ist es euch eh klar, aber vielleicht nochmal für andere): Diese Pilze ernähren sich zwar möglicherweise von der Strahlungsenergie, aber sie tragen ganz sicher nicht zum schnelleren Zerfall der radioaktiven Substanzen bei. Man darf also nicht meinen, dass dadurch nukleare Abfälle irgendwie "biologisch abbaubar" würden.

      Richtig, radioaktiver Zerfall ist ein Prozess auf subatomarer Ebene. Da kommt die Biologie nicht mehr hin.
    • Jundurg schrieb:

      Nylon-eating bacteria

      Offenbar (zumindest nach einer Interpretation) eine Bakterienart, die sich entwickelt hat, Nylon abzubauen, einen menschengemachten Stoff, den es in der Natur vorher nicht gab.

      Was ich besonders verblüffend finde ist, wie schnell die Entwicklung stattgefunden hat:
      1935: Nylon wird erstmals produziert (in Delaware, USA)
      1975: Nylon-verdauende Bakterien werden entdeckt (in Japan? Zumindest waren's japanische Wissenschaftler)

      Und wer weiß, wie lange es gedauert hat, bis das "nylonhaltige" Wasser da hin gekommen ist, wo sich die Bakterien entwickelt haben, und wie lange sie dort schon herumdümpelten, bis sie entdeckt wurden? Da bleibt echt nicht viel Zeit, um die drei(!) neuartigen Enzyme hervorzubringen, die die Bakterien zum Nylonverdauen nutzen. :o

      So gesehen stellt sich eigentlich die Frage, wieso wir nicht schon längst andere Bakterien haben, die diverse Kunststoffe zersetzen.
    • Snapshot schrieb:


      Was ich besonders verblüffend finde ist, wie schnell die Entwicklung stattgefunden hat:
      1935: Nylon wird erstmals produziert (in Delaware, USA)
      1975: Nylon-verdauende Bakterien werden entdeckt (in Japan? Zumindest waren's japanische Wissenschaftler)

      Über die Zeiträume der Evolution besteht meines Wissens nach noch ein Forschungsbedarf.
      Ich erinnere mich an eine Studie über heimische Schlangen und eingeführte, für die Schlangen giftige Kröten. Die Kröten fielen ins Beuteschema der Schlangen, hätten ihre Jäger also stark gefährden müssen.
      Nun fanden die beteiligten Biologen Schlangen mit Köpfen größer als jemals zuvor beschrieben. Diese Köpfe konnten das Gift so weit verdünnen, dass es für die Schlangen nicht mehr tödlich war.
      Die große Frage der Studie war nun nicht, "Wie konnte das geschehen", sondern "Wie konnte das so schnell geschehen".

      Es scheint, als würden einige Evolutionsmechanismen deutlich schneller greifen können, als man ihnen gemeinhin zutraut.
    • en.wikipedia.org/wiki/Nylon-eating_bacteria
      Other scientists were able to get the ability to generate the enzymes to transfer from the Flavobacterium strain to a strain of E. coli bacteria

      Vielleicht kann man ja mit dem Plastik-E.coli Jogurthbecher-fressende Kuehe zuechten ;)
      Roald Dahl, Revolting Rhymes, Little Red Riding Hood and the Wolf:
      The small girl smiles. One eyelid flickers. / She whips a pistol from her knickers. / She aims it at the creature's head / And bang bang bang, she shoots him dead.
      A few weeks later, in the wood, / I came across Miss Riding Hood. / But what a change! No cloak of red, / No silly hood upon her head.
      She said, "Hello, and do please note / My lovely furry wolfskin coat."
    • Polyethylen-Abbau durch die Larven der Großen Wachsmotte

      2017 erschien in der Zeitschrift Current Biology ein Artikel über die Fähigkeit der Larven der Großen Wachsmotte Polyethylen abzubauen. Polyethylen und das ähnliche Polypropylen sind synthetische Polymere, die aus fossilen Erdölprodukten hergestellt werden. Sie sind biologisch nicht bis nur sehr schwer biologisch abbaubar. Sie werden hauptsächlich zur Herstellung von Plastiktüten verwendet, von denen jährlich etwa eine Billion hergestellt werden. Entsprechend groß sind die Umweltprobleme, die weggeworfene Plastiktüten verursachen. Die Fähigkeit der Larven der Großen Wachsmotte Polyethylen abzubauen, stellt damit einen interessanten Ansatz dar, dieses große Umweltproblem anzugehen. Bisher ist noch nicht klar, ob die Larven das Polyethylen tatsächlich selber abbauen können, oder ob evtl. die Darmflora der Larven diese Fähigkeit besitzt. Die Abbaurate betrug 0,23 mg cm-2 h-1; das ist deutlich schneller als die PE-Abbaurate eines kürzlich entdeckten Bakteriums und der Darmflora der Dörrobstmotte (Plodia interpunctella), die die Fähigkeit zum PE-Abbau ebenfalls besitzt.
    • Es gibt Skepsis daran ob die Larven das Polyethylen nur zerkleinern oder auch verdauen können:

      Verdauen Raupen doch nicht Kunststoff?


      Bei der Dörrobstmotte ist man bei der Forschung schon weiter:

      Abbau von Polyethylen
      Im Jahr 2014 berichteten chinesische Wissenschaftler, die Raupe der Dörrobstmotte könne Polyethylen verdauen. Zwei Bakterien (Enterobacter asburiae und eine unbestimmte Art aus der Gattung Bacillus) konnten aus dem Magen der Raupe isoliert werden, und auf PE-Folie hinterließen die Bakterien mikrometergroße Gruben und Löcher.
    • Mehlkäfer können Polystyrol zersetzen. Styropor ist geschäumtes Polystyrol.


      wikipedia schrieb:

      Im Jahre 2015 entdeckten Forscher an der Stanford University, dass Mehlwürmer in der Lage sind, Polystyrol zu verzehren und in CO2 und verrottbaren Kot zu zersetzen. Die Verzehrmenge lag bei 35-40 mg täglich. Nach dem einmonatigen Experiment konnte kein Unterschied zwischen dem Gesundheitszustand von Mehlwürmern festgestellt werden, die sich von Polystyrol ernährten und solchen, die konventionelle Nahrung zu sich nahmen. Der Verdauungsvorgang ist im Einzelnen bislang unerforscht.