Včela vystýlá hnízdo bioplastem podobným polyethylenu, který se rychle rozloží

Samotářská včela, která si hnízdo vystýlá látkou připomínající polyethylen, by mohla naznačit cestu k plastům, které se po použití samy rozloží. Na zajímavý objev upozornil článek Anthonyho Kinga v časopise Chemistry World, publikovaný 11. listopadu. Popisuje práci vědců, kteří zkoumali bioplast v hnízdech včely celofánové (Colletes inaequalis), běžného samotářského druhu v Severní Americe.

Samice této včely si hnízdní komůrky vystýlají polyesterem, který svou stavbou připomíná polyethylen (PE). Právě ten tvoří přibližně třetinu globální produkce plastů a v prostředí může přetrvávat desítky až stovky let. Výstelka včelího hnízda se naproti tomu v půdě rozkládá velmi rychle: podíl polyesteru v hnízdech klesl během čtyř měsíců v půdě ze 73 % na 40 % hmotnosti.

Polyester z hnízd je zesíťovaný a přibližně ze 60 % krystalický. Krystalická část má ortorombické uspořádání, které je typické i pro polyethylen. Materiál je navíc vodoodpudivý, což je pro ochranu larev a zásob v hnízdě důležité. Vzniká z makrocyklických laktonových monomerů, tedy kruhových molekul uhlíku a kyslíku, které včela produkuje ve žláze u žihadla.

Zajímavé je, proč se tak podobný materiál chová v prostředí zcela jinak než polyethylen. Rentgenová rozptylová analýza ukázala jen malou přítomnost vyššího uspořádání krystalů. Krystalinita je podle ní rozbitá na nanokrystality, což zvětšuje povrch materiálu a činí esterové skupiny zranitelnějšími. Ty se v řetězci vyskytují každých 18 až 22 atomů uhlíku. V klasickém polyethylenu přitom žádné takové slabé místo, na které by se mohly pustit mikroorganismy a jejich enzymy, nenajdeme.

V hnízdech se navíc našly známky enzymů, které polyestery rozkládají. Včelí bioplast tedy podle všeho kombinuje odolnost potřebnou po dobu, kdy hnízdo plní svou funkci, s vlastnostmi, které po jeho opuštění umožňují rychlý rozklad v půdě.

Studii vedl Jonathan Coote z americké Virginia Tech spolu s Laurou Russo z University of Tennessee v Knoxvillu. Výsledky vyšly v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) v roce 2026 pod identifikátorem DOI: 10.1073/pnas.2607098123.

Podle Taylora Nelsona z německé University of Konstanz by mohly mít využití i enzymy, které včely při rozkladu výstelky pravděpodobně využívají. Nelson uvádí, že by mohly posloužit jako užitečné katalyzátory pro recyklaci plastů. Takové enzymy by mohly pomoci rozkládat polymery šetrněji než dnes používané postupy.

Zjištění přitom neznamená, že by bylo možné včelí materiál jednoduše vyrábět ve velkém a nahradit jím polyethylen. Práce především ukazuje, že příroda zvládla vytvořit polymer podobný jednomu z nejrozšířenějších plastů, který se přesto v půdě rychle rozpadá. Klíčem je zřejmě kombinace chemické stavby a uspořádání materiálu: esterové skupiny v řetězci, narušená krystalinita a velký povrch, na který mohou enzymy působit. Tyto principy by mohly inspirovat návrh nových, snáze odbouratelných plastů.

Včela celofánová si své jméno vysloužila právě podle průsvitné, celofánu podobné výstelky hnízdních komůrek. Samice hrabou hnízda v zemi a každou komůrku opatří vrstvou vodotěsného materiálu, aby se do ní nedostala vlhkost a nezačaly se rozvíjet plísně. Právě tato schopnost vytvořit odolnou a zároveň rozložitelnou bariéru je teď předmětem zájmu materiálových chemiků.

Studie tak přidává další příklad toho, jak může zkoumání přírodních materiálů přinést podněty pro řešení problémů, s nimiž si lidstvo dosud nedokáže poradit. Plastový odpad, který v prostředí zůstává po generace, patří mezi ně. Zda se z včelí inspirace podaří odvodit prakticky použitelné materiály, ukážou teprve další výzkumy.