能夠吃掉塑料的細(xì)菌

今天我們?nèi)拥舻乃芰掀孔訉⒋嬖趲装倌辍＿@是為什么今天塑料污染問題愈演愈烈的主要原因之一。塑料污染問題極為嚴(yán)重，甚至對(duì)海洋生命帶來致命性的影響。

??然而，最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種能夠吃掉塑料的細(xì)菌。準(zhǔn)確來說，這種細(xì)菌吃掉的是制造塑料瓶所使用的塑料。目前，科學(xué)家已對(duì)細(xì)菌實(shí)現(xiàn)改良，使其工作速度更快。雖然這種細(xì)菌的影響有限，并不能完全解決塑料污染的問題，但這一方案確實(shí)展示了細(xì)菌如何幫助創(chuàng)建更環(huán)保的資源回收利用。

??塑料都是復(fù)雜的聚合物，這意味著它們長(zhǎng)而重復(fù)的分子鏈不溶于水。這些分子鏈的強(qiáng)度使得塑料非常耐用，同時(shí)也意味著它們需要很長(zhǎng)時(shí)間才能自然分解。如果塑料可以分解為更小的、具有可溶性的化學(xué)單位，那么我們就可以回收部分的基礎(chǔ)材料，并使其在閉環(huán)系統(tǒng)中形成新的塑料。

??2016年，日本科學(xué)家測(cè)試了許多來自塑料瓶回收站的細(xì)菌。他們發(fā)現(xiàn)一種名為Ideonellasakaiensis201-F6的細(xì)菌能夠消化用于生產(chǎn)一次性飲料瓶的塑料——也就是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）。這種細(xì)菌通過分泌PET降解酶（PETase）來完成塑料分解。這種酶是一種能夠加快化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)，它能夠分解PET中特定的酯基化學(xué)鍵并使用其中的碳作為食物來源，最終留下細(xì)菌能夠消化的小分子。

??雖然我們已經(jīng)知道其它細(xì)菌酶能夠緩慢地消化PET，但這種新發(fā)現(xiàn)的酶明顯進(jìn)化得更加適應(yīng)吞噬塑料這種工作。這表明了新的酶的工作速度更快、效率更高，具有應(yīng)用于生物循環(huán)領(lǐng)域的潛力。

??因此，為了更確切地了解PET降解酶的運(yùn)作方式，數(shù)個(gè)團(tuán)隊(duì)正在研究它的結(jié)構(gòu)。在過去的一年內(nèi)，來自韓國(guó)、中國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和巴西的研究團(tuán)隊(duì)都發(fā)表了相關(guān)的論文，他們?cè)谡撐闹姓故綪ET降解酶的高清結(jié)構(gòu)并分析其作用機(jī)制。

??論文表明，PET降解酶中起化學(xué)分解作用的部分能夠自然地粘附于PET的表面，并在30℃的環(huán)境下運(yùn)作，這使得PET降解酶適用于生物反應(yīng)器的循環(huán)回收。此外，有兩個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，稍微改變PET降解酶的化學(xué)特性，PET降解酶就會(huì)以不同方式作用于PET，能比自然的PET降解酶運(yùn)作的更快。

??在生物反應(yīng)器中使用酶類物質(zhì)來分解并回收塑料說起來簡(jiǎn)單，做起來難。塑料本身的特性讓它們很難與酶類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

??使用在飲料瓶中的PET具有半結(jié)晶的分子結(jié)構(gòu)，這意味著塑料分子緊密地結(jié)合實(shí)在一起，酶類物質(zhì)很難對(duì)它們起作用。最新的研究表明，經(jīng)過改良后的酶可能更加有效，因?yàn)樗子诮咏c反應(yīng)相關(guān)的分子，能夠輕松地分解PET分子，甚至是掩埋后的分子。

??適度的改良

??人類對(duì)PET降解酶的改良并不顯著，我們遠(yuǎn)不能解決塑料危機(jī)問題。但這項(xiàng)研究闡述了PET降解酶的分解方式及其廣闊前景，并告知我們：操控酶中活性成分可以提高其工作速度。
對(duì)酶類物質(zhì)進(jìn)行基因工程編輯，使他們比自然進(jìn)化時(shí)更好地發(fā)揮作用。這聽起來有些不同尋常。也許這一成果表明這種利用PET降解酶的細(xì)菌只是最近進(jìn)化出來，并且生存在人造塑料上的。這給了科學(xué)家一個(gè)激動(dòng)人心的機(jī)會(huì)：科學(xué)家有可能通過編輯經(jīng)優(yōu)化的PET降解酶來趕超這種細(xì)菌的進(jìn)化。

??然而，科學(xué)界還存在著一種顧慮。當(dāng)我們把改良后的細(xì)菌使用于生物反應(yīng)器，這些細(xì)菌很可能是被高度控制的。而這種細(xì)菌進(jìn)化的首要目的是為了降解并且消耗塑料。這就說明，我們極為信賴的塑料并不如我們想象的那般耐用。

??如果更多的細(xì)菌開始以瘋狂的狀態(tài)食用塑料，原本可以持續(xù)存在多年的塑料制品和塑料結(jié)構(gòu)就會(huì)受到威脅。塑料制造業(yè)也會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員必須阻止產(chǎn)品被饑餓的微生物污染。

??來自抗生素領(lǐng)域的教訓(xùn)告訴我們，我們并不比細(xì)菌聰明多少。但這樣的研究可能會(huì)給我們一個(gè)全新的開始。

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