研究人員長期以來一直觀察到一種常見的環(huán)境細菌，叢毛單胞菌科(Comamonadaceae)，它們生長在城市河流和污水系統(tǒng)中散落的塑料上。但是，這些單胞菌究竟在做什么卻是未知的。日前，美國西北大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種細菌可將塑料咀嚼成小塊，然后它們分泌一種特殊的酶來進一步分解塑料，最后細菌利用塑料中的碳原子環(huán)作為食物來源。

廢物很多時候污染了飲用水并危害了野生動物，而這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)基于細菌的工程解決方案開辟了新的可能性，可幫助清理難以清除的塑料廢物。研究發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。

研究人員表示：“研究首次系統(tǒng)地展示了廢水中的細菌可以以塑料為原料，使其變質(zhì)、破碎、分解并用作碳源。研究還發(fā)現(xiàn)了一種負責(zé)分解塑料材料的關(guān)鍵酶。這可以被優(yōu)化和利用，以幫助消除環(huán)境中的塑料?！?/p>

這項新研究建立在之前的Comamonas testosteroni代謝分解植物和塑料分解產(chǎn)生的簡單碳的機制的研究基礎(chǔ)上。在新的研究中，研究團隊再次研究了C. testosteroni，它生長在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）上，這是一種通常用于食品包裝和飲料瓶的塑料。因為PET不易分解，所以它是塑料污染的主要來源。

“值得注意的是，PET塑料占全球塑料使用量的12%，它占廢水中微塑料的50%?！毖芯咳藛T說。

【原創(chuàng)圖片】河流中的塑料污染。攝影：炎波（綠會志愿者）

與生俱來降解塑料的能力

為了更好地了解C. testosteroni是如何與塑料相互作用并以塑料為食的，研究團隊從廢水中分離出細菌，并將其培養(yǎng)在PET薄膜和顆粒上，隨后觀察塑料材料的表面如何隨時間變化。他們檢查了細菌周圍的水，尋找塑料被分解成更小的納米級碎片的證據(jù)；并觀察了細菌內(nèi)部，以確定細菌用來幫助降解PET的工具。

研究人員說:“在細菌存在的情況下，微塑料被分解成微小的塑料納米顆粒，我們發(fā)現(xiàn)廢水中的細菌有一種與生俱來的能力，可以將塑料一直降解到單體，這些單體是連接在一起形成聚合物的小構(gòu)件。這些小單位是細菌可以用來生長的生物可利用碳源?！?/p>

在確認C. testosteroni確實可以分解塑料后，研究人員通過可以測量細胞內(nèi)所有酶的組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了細菌在接觸 PET 塑料時表達的一種特定酶。值得注意的是，通過對比研究發(fā)現(xiàn)，沒有這種酶，細菌降解塑料的能力就會喪失或顯著減弱。

塑料在水中的變化

研究人員認為這一發(fā)現(xiàn)可能會被用于環(huán)境解決方案，同時這一新知識可以幫助人們更好地了解塑料在廢水中的演變過程。

“廢水是微塑料和納米塑料的巨大儲存庫，大多數(shù)人認為納米塑料進入污水處理廠時就是納米塑料。但研究展示出納米塑料可以在廢水處理過程中通過微生物活動形成。這是我們需要注意的，因為我們正試圖了解塑料從廢水到接收其的河流和湖泊的整個過程中的行為?！毖芯咳藛T說。

這項研究的意義超越了生物修復(fù)。這為塑料在廢水環(huán)境中的演變提供了見解。這項研究表明，廢水處理過程中的微生物活動是納米塑料的主要貢獻者，而不是許多人認為的納米塑料在進入廢水處理廠時已經(jīng)碎裂。這種細菌降解塑料的能力，可能會改變我們創(chuàng)造可持續(xù)環(huán)境所做的努力。

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編譯 | Sara

審核 | Daisy
排版 | 綠葉

參考資料略

來源: 海洋與濕地