塑料也许是最让人骄傲又令人纠结的发明之一。这些轻便、结实、造价低廉的东西给人类带来了极大的便利,却也制造了几乎同样大的麻烦。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。大量难以降解的塑料垃圾,正对环境和其他生物带来不可磨灭的影响。
科学家们一直在思考人们能为解决白色污染做些什么。生物学家们把目光投向了能力强大“分解者”:微生物们能像分解枯枝败叶一样消灭塑料吗?最近,日本京都工艺纤维大学(Kyoto Institute of Technology)的科学家小田耕平(Kohei Oda)课题组发现了一种相当有潜质的微生物。他们的研究论文近日发表在最新一期的《科学》杂志上。
要想找到可能“吃”塑料的细菌,不是一件容易的事。小田耕平的策略是:从塑料污染物密集的地区找找看。研究者从一个塑料瓶回收点收集了250份被聚对苯二甲酸乙二酯(PET,塑料瓶的主要成分)污染的样本,包括废水、土壤等等。然后,他们将这些样本与低密度PET薄膜混合在一起,试图筛选出能以PET为主要碳源的微生物。
在这个培养瓶中的PET薄膜上,一个微生物群落正在逐渐滋长。显微镜观察显示,这是一个由细菌、原生动物和酵母样细胞组成的“太岁”。随着进一步分离培养,他们得到了利用这块PET薄膜为群落输送影响的幕后功臣:Ideonella sakaiensis。这是一种革兰氏阴性的β-变形菌,具有降解PET薄膜的能力。
为什么它们能够分解PET薄膜?
进一步的生化分析显示,当这些细菌黏附在塑料薄膜上的时候,它们能够分解一种被称为PET降解酶的蛋白质将PET降解,再将降解后的产物运入体内进一步“消化”,最终转化为乙二醇和对苯二甲酸。尽管看起来,利用I. sakaiensis来降解PET似乎是很美好的事情。但情况可并没有那么简单。在小田耕平的实验中,I. sakaiensis完全降解一块小小的塑料薄膜需要六周的时间,这可算不上高效省时。