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能吃塑料的细菌是怎么工作的?

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塑料可谓是人类骄傲的发明之一,这些轻便、结实、造价低廉的东西给人类带来了极大的便利。

(图片来源:网络)

但是,带来的问题也是显而易见的,塑料难以分解,影响自然环境及其他生物。

2010年,光是192个沿海国家和地区产生的塑料垃圾就多达2.75亿吨。

(现在是2018年,数量请自己想象)

(图片来源:网络)

2016年,来自日本京都工艺纤维大学的科学家小田耕平的课题组,测试了许多来自塑料瓶回收站的细菌。他们发现一种名为Ideonella sakaiensis 201-F6的细菌,

(发现该细菌的第46号样本,图片来源:参考资料2)

它能够在30摄氏度温度条件下经过6个星期完全降解PET薄膜。

进一步调查研究发现,该细菌能够消化塑料的核心原因是它能分泌一种PET降解酶。

(这名字是因为它能降解PET所以这么叫的)

这种细菌分泌PET降解酶,能够将这些大分子聚合物降解为MHET单体,这些化合物会被转运到细菌内部,并进一步分解为对苯二甲酸和乙二醇。对苯二甲酸和乙二醇是相对简单的有机物,是这些细菌的“食物”。

(Ideonella sakaiensis 201-F6细菌分解PET示意图,图片来源:参考资料3)

而对于人类来说,乙二醇和对苯二甲酸是有用的工业原料,即使处理起来,也比处理让人头疼的塑料垃圾简单得多。

但是,6星期才能分解指甲大小的PET塑料,实为杯水车薪。

此外,

新华社2017年3月31日报道,中国科学家们在此领域有了突破性的进展!!!

中国科学院昆明植物研究所许建初研究组,于2017年发现了塔宾曲霉菌对聚氨基甲酸酯的生物降解作用。

塔宾曲霉菌可以在聚氨酯表面生长,并通过生长过程中产生的酶和塑料发生生物反应,破坏塑料分子间或聚合物间的化学键;同时,这一真菌还利用了其菌丝的物理强度,帮助“掰开”塑料聚合物。 

该项目负责人、中科院昆明植物研究所研究员许建初指出,在“塔宾曲霉菌”作用下,原本在自然环境中难以降解的塑料,两周就可以明显看到生物降解过程,两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。

(上图展示了在液体MSM中孵育了三周的PU表面上的塔宾曲霉菌)

(A)灭菌PU膜,(B&C)PU膜在具有2%葡萄糖的液体MSM中孵育21天后,(D)在PU膜表面上生长的塔宾曲霉菌,以及(E)两个月后在MSM介质里溶解的PU膜。

塑料降解,看来,有希望。

参考资料:

1.新华网:“我国科学家发现“吃塑料”真菌”

www.xinhuanet.com/local/2017-04/09/c_1120774255.htm

2.Shosuke Yoshida, et al. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science 2016: Vol. 351, Issue 6278, pp. 1196-1199 DOI: 10.1126/science.aad6359

3.Uwe T. Bornscheuer, Feeding on plastic. Science 2016: Vol. 351, Issue 6278, pp. 1154-1155 DOI: 10.1126/science.aaf2853

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