你可能沒有聽說過“永遠的化學品”這個詞，但你家的不粘鍋、快餐盒、防水外套、化妝品甚至牙線，可能都曾與它有關。這類全氟和多氟烷基物質（PFAS，Per- and Polyfluoroalkyl Substances）因其獨特的“防水防油”能力，自20世紀40年代以來就被廣泛應用在日常消費品和工業材料中。

一些細菌可以降解永遠的化學品（圖片來源：作者使用AI生成）

然而，這種化學上的堅不可摧也成了環境治理的夢魘。PFAS分子中的碳-氟鍵極其穩定，不易分解，因此它們一旦進入環境，幾乎永遠不會消失，被稱為永遠的化學品（forever chemicals）。幾十年來，PFAS悄然滲入土壤、水體甚至人體血液——在一些污染嚴重地區，飲用水中PFAS的濃度已遠超安全限值。

更令人擔憂的是，研究發現PFAS堪稱“隱形健康刺客”，從基因表達到細胞功能，它能引發一系列連鎖反應：擾亂甲狀腺平衡、損害肝臟解毒能力、削弱免疫防御、干擾神經傳導，甚至穿透胎盤屏障危害胎兒發育。它們的危害像多米諾骨牌效應，其致癌性和多器官毒性正在敲響全球公共衛生的警鐘。

那么，有沒有辦法消滅這種健康刺客？來自意大利的一項新研究或許為我們打開了突破口，科學家在受污染的土壤中發現了一類“嗜毒”細菌，它們不僅能在PFAS中生存，甚至能把這種有害物質當作“食物”。這意味著，某些微生物可能就是我們對抗PFAS的綠色戰士。

意大利污染區發現以PFAS為食的“嗜毒”細菌

在意大利北部的威尼托大區，PFAS污染問題已持續多年。當地一家化工廠的歷史排放導致地下水、土壤、農作物乃至飲用水中均檢測出高濃度PFAS，污染范圍波及維琴察和帕多瓦等省份。在一些采樣點，水體中PFAS濃度甚至超過了1000納克/升，是歐洲多國參考限值的數十倍。

面對這一幾乎無法自然降解的污染物，當地科學家并未止步于傳統化學治理手段。來自意大利皮亞琴察天主教大學（Catholic University of Piacenza）和帕多瓦大學（University of Padua）的聯合研究團隊，將目光轉向了微生物的降解能力。他們從上述重污染區域的土壤中，分離出約20種能吃掉PFAS的細菌。

這些細菌可不是簡單地忍受PFAS的存在，它們實際上將PFAS作為唯一的碳源和能量來源，在沒有其他營養物質的條件下生長繁殖。研究團隊通過富集培養技術，在實驗室中創造出一個只含PFAS的環境，然后篩選出能在這種極端條件下頑強生存的微生物。

初步實驗證實，這些細菌對PFAS具有顯著的降解能力。在部分菌株中，降解效率甚至達到了30%以上——要知道，PFAS因碳-氟鍵穩定性極強，哪怕降解幾個百分點都極其困難，因此，這一數字足以令人振奮。它們來自一些環境中常見但功能獨特的屬類，例如微球菌屬（Micrococcus）、紅桿菌屬（Rhodanobacter）、假黃單胞菌屬（Pseudoxanthomonas）和無色桿菌屬（Achromobacter），這些都在生物修復研究中有一定知名度。

更令人欣慰的是，這些菌株大多可以在實驗室中穩定培養，而且通常對人類無害。這意味著它們不僅在生態上具有適應性，也具備了潛在的實際應用前景。

基因測序揭開細菌降解PFAS的秘密

找到能吃PFAS的細菌只是第一步，科學家更想知道它們是如何做到這一點的。為了深入了解這些“嗜毒細菌”的降解機制，研究團隊結合了傳統微生物學與現代分子生物學技術，揭開細菌降解PFAS的秘密。

首先，他們采用了經典的富集培養方法。研究者將污染土壤樣本接種到只含PFAS、不含其他碳源的培養基中，唯有能以PFAS為“食”的細菌才能存活下來，這一方法成功篩選出20種候選菌株。

接著，研究團隊運用了一種叫做“宏條形碼（metabarcoding）”的分子技術。它通過高通量測序分析土壤樣本中的微生物DNA，迅速確定其中存在哪些微生物類群，并評估它們的功能潛力。這種基因圖譜式掃描不僅驗證了培養中篩選出的菌種，還揭示了它們在自然生態系統中的多樣性與相互關系。

進一步地，研究人員還對這20株菌的全基因組進行了測序與注釋。這一步尤為關鍵，因為它可以幫助科學家定位具體的降解PFAS基因，也就是說，找到那些專門負責打破碳-氟鍵、將PFAS轉化為無害小分子的關鍵酶和代謝通路。

目前，科研團隊已將這些信息與實驗測得的降解效率進行比對，初步建立起了哪些菌株更有效、為何有效的聯系圖譜。這些數據將為后續的生物強化修復方案、以及合成生物學手段的基因轉移提供技術支撐。

值得一提的是，這些菌株不僅在實驗室中易于培養，而且大多數對人類與動植物無明顯毒性。這意味著，它們或許能夠走出實驗室，進入真實環境中承擔“清污戰士”的角色。正如研究負責人Edoardo Puglisi教授所言，這些微生物可能開啟PFAS治理的新紀元，甚至為其他難降解污染物的處理提供借鑒。

總結

科學家在土壤中發現PFAS降解菌的研究，讓我們看到了“永遠化學品”并非永遠無解的可能性。這些微生物并不神秘，它們原本就生活在自然界中，只是我們過去從未真正了解它們的潛力。通過實驗室篩選和基因解碼，我們得以窺見它們處理PFAS的機制，也為未來開發“綠色修復”方案打下基礎。

但我們也應當意識到，技術不是萬能的解藥。無論是細菌、化學方法，還是先進設備，都無法消除人類無節制使用PFAS帶來的根本問題。這項研究給我們帶來希望的同時，也是一種提醒——如果污染不止，修復永遠追趕不上破壞。

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作者丨邵文亞博士 福建醫科大學副教授；楊超博士

審核丨劉鍵熙博士 福建師范大學副教授

來源: 科普中國創作培育計劃

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