南洋理工大学研究人员发明人造"蠕虫肠道"吞噬塑料垃圾

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的一组研究人员创造了一种能够分解塑料的人造"蠕虫肠道"。这项创新为解决全球塑料污染问题提供了一个很有前景的自然灵感解决方案。

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  南洋理工大学的科学家们用不同的塑料食物喂养蠕虫，并从它们的肠道中提取微生物组，将它们放在烧瓶中培养，形成人工"蠕虫肠道"。图片来源：新加坡国立大学

南洋理工大学土木与环境工程学院（CEE）和新加坡环境生命科学工程中心（SCELSE）的研究人员通过用塑料喂养蠕虫并培养其内脏中的微生物，展示了一种加速塑料生物降解的新方法。

先前的研究表明，面包虫 - 通常作为宠物食品出售、因其营养价值而被称为"超级蠕虫"的黑甲虫的幼虫能够以塑料为食而存活，因为其肠道中含有能够分解常见类型塑料的细菌。然而，由于进食和虫体维持的速度较慢，将它们用于塑料处理一直不切实际。

现在，南洋理工大学的科学家们展示了一种克服这些挑战的方法，他们分离出蠕虫的肠道细菌，利用它们来完成这项工作，而无需大规模繁殖蠕虫。

(左起）南洋理工大学研究团队成员包括研究员 Sakcham Bairoliya 博士、曹斌副教授和研究员 Liu Yinan 博士。资料来源：新加坡国立大学

南洋理工大学电子工程学院副教授、南洋环境科学与工程学院首席研究员曹斌说："一只蠕虫一生只能消耗几毫克的塑料，因此可以想象，如果我们要依靠它们来处理塑料垃圾，需要多少蠕虫。我们的方法将蠕虫从等式中剔除，从而消除了这种需求。我们的重点是提高蠕虫肠道中有用微生物的数量，并建立一个能够有效分解塑料的人工'蠕虫肠道'"。

这项研究最近发表在《国际环境》杂志上，与南洋理工大学 2025 五年战略计划中促进创新并将研究成果转化为造福社会的实际解决方案的承诺相一致。

开发人造蠕虫肠道

为了开发他们的方法，南洋理工大学的科学家们给三组超级蠕虫喂食了不同的塑料食物--高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）--为期 30 天。对照组喂食燕麦片。

北大科学家之所以选择这些塑料，是因为它们是世界上最常见的塑料之一，用于食品盒和洗涤剂瓶等日常用品。高密度聚乙烯是一种以抗冲击性强、不易分解而著称的塑料。

在这些蠕虫内脏中发现的细菌可以分解塑料。资料来源：南洋理工大学

在给蠕虫喂食塑料后，科学家从它们的肠道中提取了微生物组，并将它们放在装有合成营养物和不同类型塑料的烧瓶中培养，形成了人工"蠕虫肠道"。在室温下，让微生物组在烧瓶中生长六周。

增加塑料降解细菌

科学家们发现，与对照组相比，装有喂食塑料的蠕虫肠道微生物群的烧瓶中，塑料降解菌显著增加。

此外，与直接喂给蠕虫的塑料上的微生物相比，在烧瓶中塑料上定植的微生物群落更简单，更适合特定类型的塑料。当微生物群落更简单且针对特定类型的塑料时，在实际应用中就有可能更有效地降解塑料。

该研究的第一作者、中欧和东欧环境与工程学院研究员刘一楠博士说："我们的研究是首次成功尝试从喂食塑料的蠕虫肠道微生物组中培养塑料相关细菌群落。通过将肠道微生物组置于特定条件下，我们能够提高人工'蠕虫肠道'中塑料降解细菌的丰度，这表明我们的方法是稳定的，可以大规模复制。"

研究人员说，他们的概念验证为开发利用蠕虫肠道微生物群处理塑料垃圾的生物技术方法奠定了基础。

下一步，研究人员希望了解超级蠕虫肠道中的细菌如何在分子水平上分解塑料。了解这一机制将有助于科学家们在未来设计塑料降解细菌群落，从而高效地分解塑料。

编译自:ScitechDaily