Polietilenin mum güvesi Galleria mellonella larvaları tarafından biyobozunumu
Polyethylene bio-degradation by larvae of the wax moth Galleria mellonella
Yazar: MEHMET SALİH YIKILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. GAMZE TURGAY İZZETOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: FTIR = FTIR ; Galleria mellonella = Galleria mellonella ; Mikroplastik = Mikroplastic

Özet:
Plastikler, özellikle de polietilen, doğada kolay ayrışmayan sentetik maddelerdir. Polietileni bertaraf etmenin çeşitli yolları vardır ancak bu yöntemler ya çok fazla zararlı yan ürün oluşturur ya da enerji gereksinimi gibi nedenlerden dolayı çok pahalıdır. Bu nedenle araştırmacılar daha ucuz ve zararlı yan ürün salmayan alternatif yöntemlere yöneldiler. Bu yöntemlerden biri de biyolojik bozunma olarak bilinen canlı organizmaların bünyesinde gerçekleşen süreçtir. Son zamanlarda bazı böcek türlerinin plastik yediği dikkat çekiyor. Bu durum bilim adamlarını böceklerin polietileni sindirip sindiremeyeceğini araştırmaya yöneltti. Bu böceklerden biri de balmumu güvesi Galleria mellonella'dır. Bu çalışmada Galleria mellonella'nın polietileni sindirip sindiremediği test edildi. Polietilenle beslenen Galleria mellonella larvalarının dışkısında polietilen sindiriminin yan ürünlerinden biri olan etilen glikolün varlığı araştırıldı. Ayrıca bağırsak ve tükürük bezi ekstraktlarından elde edilen enzimlerin in vivo koşullarda bu sindirimi gerçekleştirip gerçekleştirmediği test edildi. Bu çalışmanın ilk aşamasında sadece PBS tamponunda homojenize edilen ve tükürük bezi, bağırsak ve tükürük bezi+bağırsak homojenatlarında ayrı ayrı sindirilen örneklerde etilen glikolün varlığına işaret eden bir absorbans bulunamadı. Ancak tükürük bezi ve bağırsak homojenizasyonunda proteaz inhibitörleri kullanıldığında farklı bir durum ortaya çıktı. Proteaz inhibitörleri içeren homojenatlarda sindirilen numunelerde, zayıf da olsa absorbanslar elde edildi, bu da etilen glikolün varlığına işaret ediyordu. Buradan çıkan sonuç, ekstraksiyon sırasında ortaya çıkan proteazların aynı zamanda polietilen sindiriminde yer alan enzimleri de bir şekilde sindirebilmesidir. Sonuçlar tatminkar olmadığı için tükürük bezi homojenatı ve bağırsak homojenatından oluşan bir karışım kullanmanın iyi bir fikir olmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle tezin ikinci aşamasında larvadaki sürekli sindirimi taklit edecek şekilde bir plan yapıldı. Burada diğer deneme grubundan farklı olarak tek parça polietilen önce tükürük bezi homojenatına, ardından bağırsak homojenatına maruz bırakıldı. İnhibitör kullanılmadan gerçekleştirilen işlemde, ilk deneyden farklı olarak küçük de olsa etilen glikolün varlığını gösteren absorbanslar gözlendi. Homojenizasyonda inhibitörler kullanıldığında birden fazla etilen glikol absorbansı elde edildi. Bu sonuçlar, Galleria mellonella larvalarında polietilenin gerçekten sindirildiğine dair güçlü olasılığa işaret etmektedir.

Abstract:
Plastics, especially polyethylene, are synthetic substances that do not easily decompose in nature. There are various ways to dispose of polyethylene, but these methods either create too many harmful byproducts or are too expensive for reasons such as energy requirements. For this reason, researchers have turned to alternative methods that are cheaper and do not release harmful byproducts. One of these methods is the process that takes place within living organisms, known as biodegradation. Recently, it has been noted that some insect species eat plastic. This led scientists to investigate whether insects could digest polyethylene. One of these insects is the wax moth Galleria mellonella. In this study, it was tested whether Galleria mellonella could digest polyethylene. The presence of ethylene glycol, one of the by-products of polyethylene digestion, was investigated in the feces of Galleria mellonella larvae fed with polyethylene. Additionally, it was tested whether the enzymes obtained from intestinal and salivary gland extracts carried out this digestion under in vivo conditions. In the first stage of this study, no absorbance indicating the presence of ethylene glycol was found in the samples homogenized only in PBS buffer and digested separately in salivary gland, intestine and salivary gland+intestinal homogenates. However, a different situation emerged when protease inhibitors were used in salivary gland and intestinal homogenization. In samples digested in homogenates containing protease inhibitors, absorbances, albeit weak, were obtained, indicating the presence of ethylene glycol. The implication here is that the proteases released during extraction can also somehow digest the enzymes involved in polyethylene digestion. It turned out that using a mixture of salivary gland homogenate and intestinal homogenate was not a good idea because the results were not satisfactory. Therefore, in the second stage of the thesis, a plan was made to imitate continuous digestion in the larva. Here, unlike the other trial group, a single piece of polyethylene was first exposed to salivary gland homogenate and then to intestinal homogenate. In the process performed without the use of inhibitors, absorbances indicating the presence of ethylene glycol, although small, were observed, unlike the first experiment. When inhibitors were used in homogenization, more than one ethylene glycol absorbance was obtained. These results point to the strong possibility that polyethylene is indeed digested in Galleria mellonella larvae.