黑兵蝇既不是疾病传播媒介,也不是害虫,而且事实证明,它们在处理垃圾方面对人类越来越有用。多年来,人们一直知道它们的幼虫对家庭食物残渣等有机废物有着巨大的胃口,而且往往会拉出营养价值很高的肥料--一旦它们长到一定大小,就可以把它们舀起来、洗净、晒干并磨成细粉,作为蛋白质和脂肪的来源混入动物饲料中。
这种生活似乎对于他们而言有点残酷,但这些有机废物通常会被某个垃圾填埋场中的微生物吃掉,然后分解成甲烷,甲烷是一种比二氧化碳更有效的温室气体。
现在,麦考瑞大学(Macquarie University)的合成生物学专家建议,只要稍加基因工程改造,黑兵蝇就能被用作可持续的生物制造厂,将它们的食物扩大到包括来自污水处理厂和屠宰场废物的低级"城市生物固体",并调整它们的产出,使其包括一系列高价值物质。
拟议的基于苍蝇的生物制造工艺 麦考瑞大学
"昆虫将成为合成生物学应用的下一个前沿领域,"一项新研究的资深作者马切伊-马瑟科博士说,"昆虫可以应对一些我们无法用微生物解决的巨大废物管理挑战。我们可以直接给黑兵器蝇喂食肮脏的垃圾,而不是经过消毒或彻底预处理的垃圾。当垃圾被切成小块时,黑兵蝇消耗大量垃圾的速度要比微生物快得多"。
研究小组称,可以通过改变苍蝇的基因,使它们生产一系列高价值的化学物质,包括用于畜牧业、纺织业、食品业和制药业的工业酶,或可在生物燃料和润滑油中替代化石燃料油的特殊脂质。还可以对它们进行调整,以生产出营养比例得到改善的"强化动物饲料"。
"即使是被称为'蝇粪'的苍蝇粪便,也可以通过改良来提高肥效,"领衔作者、合成生物学家凯特-泰珀博士说。"可以对苍蝇进行改造,以清除其粪便中的化学污染物,这些粪便可以作为无污染物肥料用于作物生长,防止污染物进入我们的食品供应链。"
当我们了解到苍蝇可以被设计成捕食某些有毒废物和其他化学污染物(如重金属和全氟辛烷磺酸"永久塑料")时,事情变得更加有趣了。研究人员认为,可以改造苍蝇,使其将某些污染物加工成无害的碎屑,或者使其他污染物在其体内"过度累积"。无论是哪种方式,受污染的土壤和废物都可以通过兵蝇处理进行"生物修复"。
麦考瑞大学应用生物科学学院的 Maciej Maselko 博士和 Kate Tepper 博士
因此,这似乎是一条减少温室气体排放的途径,同时还能分解多种人类废物流,并有可能消除污染,还可能同时生产有用的产品。最后一部分无疑是关键。
泰珀博士说:"如果我们想要实现可持续的循环经济,经济学必须发挥作用。如果有经济激励措施来实施可持续技术,比如用工程昆虫从废品中获取更多价值,这将有助于更快地推动这一转变"。
麦考瑞大学团队已经成立了一家公司--Entozyme,通过该公司将其工程昆虫生物制造技术商业化。
这无疑是一个引人入胜的想法,在各种不同的应用领域都具有巨大的潜力。我们期待着了解事情的结果,以及这种技术在哪些领域被证明是最有价值的。
该研究成果已在《自然-通讯生物学》杂志上公开发表。