减少、再利用、再循环：转基因苍蝇如何减少废物并使其远离垃圾填埋场

麦考瑞大学的一个研究小组提议使用基因工程黑兵蝇（Hermetia illucens）来应对全球污染挑战，并为工业生产有价值的原材料，包括价值5000亿美元的全球动物饲料市场

在7月24日发表在《通讯生物学》杂志上的一篇新论文中，麦考瑞大学的科学家概述了一个未来，在这个未来，工程果蝇可以改变废物管理和可持续生物制造，实现多个联合国可持续发展目标（SDGs）

合成生物学家Kate Tepper博士是该论文的主要作者，也是麦考瑞大学应用生物科学学院的博士后研究员

“发展循环经济的一大挑战是制造可以从废物中生产的高价值产品，”Tepper博士说

据估计，全球40%至70%的有机废物会进入垃圾填埋场

泰珀博士说：“有机废物的填埋产生了全球每年约5%的温室气体排放，我们需要将其降至0%。”

污水处理产生的有机副产品——城市生物固体——可以作为合成肥料的替代品，用于种植作物和关闭营养循环

然而，Tepper博士指出，人们越来越担心废物中的有毒化学物质，包括危险的“永久性化学物质”，如全氟和多氟烷基物质（PFAS）

在发展中国家，倾倒在开阔地区的有机废物会污染饮用水或灌溉用水，吸引害虫，传播疾病，破坏自然栖息地，农民经常焚烧他们不能使用的剩余作物部分，造成空气污染

黑人士兵苍蝇在废物管理中已经受到重视，它们在作为“昆虫生物质”加工成家庭宠物和商业养鸡和养鱼户的食物之前，会消耗商业有机废物

但麦格理团队认为，基因工程可以扩大黑战士苍蝇的有用性，使他们能够将废物投入转化为增强的动物饲料或有价值的工业原材料

幼虫可以生物制造目前用于牲畜、纺织、食品和制药行业的工业酶，每年代表着价值数十亿美元的全球市场

苍蝇还可以被改造成产生专门的脂质，用于生物燃料和润滑剂，取代化石燃料衍生产品

工程昆虫制造不用于食品供应链的工业酶和脂质将扩大可使用的有机废物的类型，研究小组建议改造苍蝇，使其能够消化受污染的有机废物、污泥和其他复杂的有机废物

泰珀博士说：“即使是被称为‘frass’的蝇粪，也可以被增强以改善肥料。”。“苍蝇可以被改造成清理其粪便中的化学污染物，这些污染物可以作为无污染肥料用于种植作物，防止污染物进入我们的食品供应链。”麦考瑞大学应用生物科学学院动物合成生物学实验室负责人、资深作者Maciej Maselko博士说：“昆虫将成为合成生物学应用的下一个前沿，应对我们无法用微生物解决的一些巨大的废物管理挑战。”

Maselko博士说：“我们可以直接给黑人士兵苍蝇喂食脏垃圾，而不是消毒或彻底预处理。当它被切成小块时，黑人士兵苍蝇会比微生物更快地消耗大量废物。”

研究人员建议，基因工程可以借助现有的框架，将苍蝇从简单的废物处理器提升到高科技的生物制造平台。在这篇论文中，研究人员概述了一个路线图，呼吁在关键昆虫中使用更好的基因工程工具

Maselko博士说：“物理遏制是一系列保护措施的一部分。我们还在开发额外的基因遏制层，这样任何逃脱者都无法在野外繁殖或生存。”

商业化

麦考瑞大学与研究团队的一些成员合作，已经通过麦考瑞大学的一家分拆公司EntoZyme提交了与黑战士苍蝇生物制造相关的专利申请

Tepper博士表示，转基因昆虫的引入不仅在价值数十亿美元的废物管理市场，而且在生产一系列高价值的工业投入方面都有潜力

泰珀博士说：“如果我们想要一个可持续的循环经济，那么它的经济学必须奏效。”

“当有经济激励来实施可持续技术时，比如改造昆虫以从废品中获得更多价值，这将有助于更快地推动这一转变。”