知百科|「吃」塑料的細菌

2021-01-16 學習榜

塑料從上個世紀在實驗室裡誕生到現在不過百年,是最讓人驕傲又令人糾結的發明之一。這些輕便、結實、造價低廉的東西給人類帶來了極大的便利,卻也製造了幾乎同樣大的麻煩。全球每年生產的塑料總量近3億噸,其中只有9%的塑料被回收。這些塑料垃圾需要400年,甚至更多時間才能被降解。這些塑料還會被在海裡的動物以為是食物吃進肚子裡,吞食塑料對野生動物有生命危險,據海洋保護組織稱,超過60%的海鳥和100%的海龜體內都發現了塑料。 而且這種塑料最終可能進入人的體內。

科學家們一直在思考人們能為解決塑料汙染做些什麼。目前聚氨酯材料的化學降解主要包括水解、熱降解、光降解等,但這類降解成本高且易產生二次汙染。為了解決塑料汙染問題,生物學家們把目光投向了能力強大「分解者」:微生物們能像分解枯枝敗葉一樣消滅塑料嗎?

日本科學家通過分析從土壤和廢水中收集的以PET塑料殘骸為食的細菌,發現了這個物種並將其命名為Ideonella sakaiensis。這種細菌似乎只吃PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯,是生活中常見的一種樹脂),並且僅利用兩種酶,就能將其分解。它一定是演化出了這種能力,因為到上世紀40年代塑料才被發明出來。該團隊希望,此項發現將帶來分解塑料的新方法,或者利用細菌本身,或者是它們在分解過程中用到的兩種酶。

那麼,細菌是如何做到這一點的?它們用藤蔓一樣的線狀體和PET連在一起,然後依次利用兩種酶將PET分解成對環境無害的對苯二甲酸和乙二醇。隨後,細菌消化了這兩種物質。這意味著,它們對清除環境中的塑料汙染物非常有用。

儘管看起來利用Ideonella sakaiensis來降解PET似乎是很美好的事情,但情況可並沒有那麼簡單。在實驗室中,Ideonella sakaiensis在30℃下需要6周左右才能完全降解一塊指甲蓋大小的PET,這可算不上高效省時。

研究學者也發現這些細菌可以改變體內的基因排序,得以加快分解速度。

其實這類細菌並不是唯一一種可以分解塑料的自然生物體,包括像是某些蕈類、深海微生物或是蚯蚓,都具備分解塑料製品的能力,然而Ideonella sakaiensis是唯一一種可以讓PET退化成單一物質的生物體。而它的被發現,不僅是我們得到處理塑料廢棄物的解決方案,或許也象徵著地球正在為了適應人們生產出的大量垃圾而進行進化。

對於減少塑料的汙染,我們能做點什麼?歡迎各位同學在留言區討論。

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