科學(xué)家強化“訓(xùn)練”微生物“嚼”塑料！白色污染有救了？

從塑料袋到塑料玩具，塑料的用途廣泛且成本低廉，幫助建立了現(xiàn)代社會。我們使用的塑料制品數(shù)量驚人，但它們也很難分解，最終會以垃圾的形式進入土壤生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)，有的塑料垃圾還會被碎片化，進入全球大氣循環(huán)。塑料污染是一個日益加劇的全球危機，對環(huán)境、野生生物和人類健康造成深遠的負面作用。

盡管塑料對大多數(shù)生物體有毒，但它卻是某些類型細菌和真菌的食物。這些細菌和真菌存在于土壤、海洋中，它們利用專門的酶來分解不同類型的塑料。以塑料制品中常見的PET（聚對苯二甲酸乙二醇醋）為例，PET是一種熱塑性塑料，具有良好的透明度、韌性和耐高溫性能，這使得它成為包裝行業(yè)中最常見的材料之一。

PET的降解產(chǎn)物有兩種——對苯二甲酸和乙二醇，這兩種單體性質(zhì)不同。而土壤和水體中都有兩種惡臭假單胞菌菌株，其中一種菌株恰恰就特別喜歡吃對苯二甲酸，另一種則特別喜歡吃乙二醇，當(dāng)它倆在一起時，它們也只吃掉各自喜歡的成分，卻不會去影響對方的飲食習(xí)慣。不幸的是，它們胃口很刁，只喜歡吃已經(jīng)被紫外線或化學(xué)物質(zhì)損壞的PET，對于完整的PET不屑一顧；而且它們的進食效率也很低，需要數(shù)周乃至數(shù)月的時間才能完成這一工作，而且只能處理少量PET。

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美國麻省理工學(xué)院的詹姆斯·杰伊·柯林斯（James J. Collins）教授和美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的盧婷（Ting Lu）教授，用基因工程修改了這兩種惡臭假單胞菌菌株的遺傳物質(zhì)，通過插入或刪除某些基因片段，加快它們咀嚼塑料的能力，或者添加某種酶，讓被它們分解的PET轉(zhuǎn)化為可生物降解的有用的材料。

他們發(fā)現(xiàn)，被基因工程改造過的兩種惡臭假單胞菌菌株聯(lián)合起來工作后，它倆處理PET的效率比單一菌株單獨處理時，工作效率提高了。不僅如此，它倆還能將塑料垃圾變廢為寶，轉(zhuǎn)化后生成的材料可用于絕緣體、泡沫、涂料、粘合劑、尼龍的生產(chǎn)。這樣，將細菌進行基因工程的改造，可以正面解決塑料垃圾泛濫的難題。相關(guān)研究成果以《塑料升級再造的工程微生物分工（Engineering microbial division of labor for plastic upcycling）》為題近日發(fā)表在《自然—通訊》上。

其實，將塑料垃圾變廢為寶的想法并不新鮮，在過去，科學(xué)家有過許多嘗試，而改造環(huán)境中的微生物則提供了一條新的、更清潔、更有效的途徑。與此同時，本研究涉及的概念和策略也可應(yīng)用于處理其他類型的塑料垃圾上，幫助我們避免將地球變成塑料制品的垃圾場。

參考文獻

[1]https://doi.org/10.1038/s41467-023-40777-x

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本文為科普中國-星空計劃作品

出品｜中國科協(xié)科普部

監(jiān)制｜中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨曾心月 科普創(chuàng)作者

審核丨劉路 華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師

責(zé)編丨鐘艷平 祁媛（實習(xí)生）