來源：中國合成樹脂網(wǎng) 2021-12-17 11:00:13
隨著越來越多的塑料廢物暴露在環(huán)境中，自然界也在尋找新的應對方法進行“自我”消化。據(jù)外媒報道，一項發(fā)表在美國微生物領(lǐng)域mBio期刊上的研究表明，全球海洋和土壤中的微生物正在進化，以降解不斷增多的人類制造的塑料廢物。
微生物的進化：污染越重，酶的種類和數(shù)量就越多
該研究由瑞典學者發(fā)起，是對微生物塑料降解潛力進行的首次大規(guī)模全球評估。研究人員從世界236個不同地點采集微生物樣本。在收集分析的微生物樣本中，發(fā)現(xiàn)近四分之一樣本攜帶可以降解塑料的酶。然后，研究人員將這些酶與95種已知可降解塑料的微生物酶進行對比分析。
研究結(jié)果顯示，從提取的微生物樣本中發(fā)現(xiàn)了3萬種不同的酶，其中近60%的酶不屬于任何已知的酶類，這些微生物以“未知的方式”，可降解約10種不同類型的塑料。
巴厘島貝拉瓦海灘上的塑料垃圾
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)酶的數(shù)量和類型與塑料廢物的數(shù)量、類型相匹配。他們指出，從海洋中提取的微生物樣本中發(fā)現(xiàn)了大約1.2萬種新酶，而在越深的海底（塑料污染更為嚴重），酶的含量就越高。在土壤中提取的微生物樣本中，研究人員也發(fā)現(xiàn)塑料污染嚴重的地區(qū)，微生物酶的種類就越豐富，且數(shù)量也更多。
“我們的多個研究結(jié)果證實了，全球微生物群的塑料降解潛力與塑料污染密切相關(guān)——這也說明了環(huán)境是如何應對我們不斷向其施加的污染壓力。”研究作者、瑞典查爾姆斯理工大學教授阿列克謝·澤列茲尼亞克表示。同時，研究者揚·茲里梅克教授也表示，“我們沒想到會發(fā)現(xiàn)如此多的微生物酶，這也反映了塑料污染的嚴重性。”
大自然的啟示：有望將新的酶引入塑料降解
研究人員表示，在過去70年時間里，塑料產(chǎn)量從每年200萬噸激增至3.8億噸。每年有近1.5億噸塑料被填埋或釋放到環(huán)境中，而其中超過800萬噸塑料隨河水流入海洋。大多數(shù)塑料廢物不會降解，只是通過數(shù)年的時間分解成微粒。據(jù)此前研究，從珠穆朗瑪峰的頂峰到深海區(qū)域，甚至人類的腸胃中，都發(fā)現(xiàn)了微塑料。塑料需求增加而引發(fā)的環(huán)境危機，導致塑料后端的收集和處理也愈加受到各界重視。
此前，英國科學家約翰 · 麥基漢等人合成了一種新的“超級酶”，以解決塑料垃圾難題。
但目前很多塑料很難回收再利用或有效降解，科學界也一直在尋找可以分解塑料的微生物酶。2016年，科學家在日本垃圾場中發(fā)現(xiàn)了第一種自然進化的可降解塑料的微生物細菌。科學家們對其展開研究，了解其如何產(chǎn)生關(guān)鍵酶。隨后科學家對該種生物酶進行了調(diào)整和改進，在幾天的時間內(nèi)可分解PET塑料。在2020年，經(jīng)再一次調(diào)整，其分解塑料的速度提高了六倍。
而數(shù)萬種新型微生物酶的發(fā)現(xiàn)，將有助于研究者進一步了解生物分解塑料的機制和步驟，促進合成生物學研究，在工業(yè)塑料廢物生物降解方面有所突破。另一方面，使用酶可以將塑料解聚恢復到原始單體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)塑料的重復使用，減少新塑料生產(chǎn)的需求。
“下一步就是在這些新酶中選出最有希望的候選酶，密切研究它們的特性及塑料降解能力，”澤列茲尼亞克說道。“基于此研究，還可以針對特定塑料類型設計出不同的降解方式。”
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