在阿拉伯红海之滨,阿卜杜拉国王科技大学的科学家们宣布了一项令人振奋的发现:
在全球高达80%的海域中,都存在能够降解塑料的细菌。
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这些微小的生物潜伏在海洋的各个角落,从波光粼粼的表层水域到阳光难以触及的2000米深海,它们进化出了专门对付塑料的特殊能力。
作为地球上最神秘、最不为人知的居民,这些微生物正悄悄地进行着一场对抗塑料污染的战斗。
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这些微生物是如何获得这种能力的呢?
在营养匮乏的深海环境中,碳源,生命必需的要素,极为稀缺。
面对人类倾入海洋的大量塑料,某些聪明的微生物发现了利用这种新资源的方法。
阿卜杜拉国王科技大学的杜阿尔特教授揭示:“这些酶是从其他降解天然碳氢化合物的酶进化而来的。”
换句话说,海洋微生物调整了它们原有的“化学工具”,开发出了处理这种人造材料的新技能。
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在深海中,能够消化塑料的能力就像获得了一张生存通行证。
阿拉姆博士指出,这使它们在食物稀缺的环境中获得了显著优势。
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为了绘制这些塑料降解细菌的全球分布图,研究团队收集了400多份海洋样本,来自世界各地的不同海域。
结果显示了一个令人惊讶的事实:具有塑料降解能力的细菌并非局限于特定区域,而是广泛存在于全球海洋生态系统中。
从塑料垃圾聚集的表层环流,到千米以下的深海黑暗世界,这些微小的清洁工无处不在。
在塑料污染严重的区域,这些细菌的活性尤为显著,仿佛大自然正在自我调节。
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科学探索之路总是充满曲折。几十年来,研究人员一直认为塑料,特别是PET,在自然环境中几乎不可能被分解。
这一观念在2016年首次被打破,当时科学家在日本的一家回收厂发现了一种能够依靠食用塑料存活的细菌。
这一发现引发了全球科学家的思考:如果陆地细菌能分解塑料,海洋中的细菌是否也发展出了类似的能力?
KAUST的研究团队采用了人工智能建模、基因筛选和实验室实验三种方法相互验证。
他们发现,携带M5基序的海洋细菌确实能有效分解塑料。
遗传活性图谱进一步显示,这些M5-PETase基因在海洋中,尤其是塑料污染严重的区域非常活跃。
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就在KAUST宣布其发现的同时,中国科学家也在这一领域取得了重要进展。
自然资源部第三海洋研究所的团队发表了关于海洋细菌降解聚苯乙烯的研究成果。
这种塑料常用于泡沫包装和一次性餐具,是海洋中常见的塑料污染物。
研究人员通过红树林现场的泡沫PS塑料垃圾采样和实验室分析,获得了多个PS降解菌群。
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他们发现,有7个科的细菌参与了PS降解过程,并成功分离出9个属的降解细菌。
在实验室条件下,两株名为Novsphingobium和Gordonia的细菌在30天内分别实现了2.66%和7.73%的PS降解率。
虽然速度不算快,但这一发现证实了海洋微生物处理塑料的可能性。
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每一个解决方案都可能带来新的问题,海洋微生物降解塑料的过程也不例外。
自然资源部第三海洋研究所的另一个研究团队发现,塑料的生物降解过程会导致大量微塑料和纳米塑料的形成和释放。
在实验中,仅10毫克的聚苯乙烯塑料片就能产生数百万个微塑料和纳米塑料颗粒。
这些微小的塑料碎片比大块塑料更容易进入海洋食物链,最终可能威胁整个生态系统甚至人类健康。
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研究还发现,与机械磨损产生的微塑料相比,生物降解产生的微塑料表面更粗糙,粒径更小,表面官能团也更多。
这些特性可能影响它们在环境中的行为和对生物体的影响。
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尽管这一科学发现令人振奋,但科学家们警告我们不应过于乐观。
杜阿尔特教授明确表示:“自然降解速度远跟不上污染速度。”
在塑料到达深海之前,它对海洋生物和人类消费者造成的风险已经形成。
研究团队指出,这些微生物的降解过程非常缓慢,无法抵消每年进入海洋的大量塑料废物。
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目前,这些细菌更像是在进行一场注定失败的战斗,它们的努力远远不足以解决全球塑料污染危机。
虽然海洋中的自然降解过程缓慢,但这一发现为在陆地上处理塑料废物带来了新的希望。
杜阿尔特教授展望道:“在深海中自发进化的PET降解酶系列为我们提供了可优化的模型。”
M5基序的发现为设计更高效的降解酶提供了“蓝图”。
科学家们可以研究这些自然产生的酶,在实验室中优化它们,使它们分解塑料的速度更快、效率更高。
未来,这些优化后的酶可能应用于工业处理厂,甚至家庭回收场景,加速塑料闭环回收进程。
这意味着有一天,我们或许能够像回收纸张一样,轻松地将塑料瓶回收分解成可再利用的基本材料。
那时我们回头看,也许会感谢这些深海中的微小盟友,为人类点亮了解决塑料污染的一盏明灯。
参考资料
1. 太平洋电脑网 《科学家在全球80%海域发现可降解塑料细菌 深海微生物进化出高效分解能力》
2. 自然资源部第三海洋研究所 《自然资源部第三海洋研究所首次揭示海洋苯乙烯塑料(PS)降解微生物及其代谢机制》
3. 中国科学院文献情报系统 《自然资源部第三海洋研究所在海洋微生物塑料降解方面取得新进展》
4. Vgover 《全球80%海域发现“吃塑料”细菌,深海微生物进化出降解塑料能力》
5. 中国科学院海洋研究所 《海洋所首次发现能有效降解塑料垃圾的海洋微生物菌群和酶》
(老A)
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