當(dāng)下針對(duì)各類塑料的降解研究如火如荼，越來(lái)越多的微生物和酶被選中并訓(xùn)練成出色的獵手，幫助我們“吃掉”塑料垃圾。
自塑料誕生起，人類與塑料已經(jīng)走過(guò)了愛恨交織的一個(gè)多世紀(jì)，而人類要想真正掌控住自己發(fā)明的技術(shù)，接下來(lái)的道路還很漫長(zhǎng)。
科學(xué)家在北極和高山地帶找到了一些“身懷絕技”的微生物，它們能在低溫下分解和“消化”塑料。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于解決日益嚴(yán)重的塑料污染問題。
1967年，隨著化學(xué)工程師摸索出低成本的制造技術(shù)，塑料迅速淹沒了地球。短短半個(gè)世紀(jì)，全球塑料產(chǎn)量就從每年200萬(wàn)噸激增至3.8億噸，增速是全球GDP的3倍。根據(jù)美國(guó)科學(xué)雜志《科學(xué)進(jìn)展》的計(jì)算，到2017年7月，人類已生產(chǎn)了至少83億噸塑料。 如今，人類每年產(chǎn)生約4億噸塑料垃圾，這個(gè)數(shù)字在未來(lái)幾十年內(nèi)還將持續(xù)增長(zhǎng)。人們隨意傾倒廢塑料，這種東西需要幾個(gè)世紀(jì)才能降解。塑料垃圾泛濫成災(zāi)，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，威脅人類健康。聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)古特雷斯曾警告稱，海洋中塑料垃圾的總重量可能在2050年超過(guò)魚類。“很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我們相信海洋寬廣無(wú)垠，不管人類做什么都無(wú)法影響到它。現(xiàn)在我發(fā)現(xiàn)，我錯(cuò)了。”被稱為“世界自然紀(jì)錄片之父”的戴維·阿滕伯勒說(shuō)，“拍攝《藍(lán)色星球》時(shí)，不管我們潛入多么偏遠(yuǎn)、多么深的海洋，都能看到塑料?！?/span>
英國(guó)人理查德·霍納在巴厘島潛水時(shí)，身邊是密密麻麻的塑料垃圾。圖/《印度時(shí)報(bào)》 據(jù)新加坡《聯(lián)合早報(bào)》報(bào)道，聯(lián)合國(guó)和日本的研究團(tuán)隊(duì)在地表最深處——深達(dá)10898米的馬里亞納海溝底部，也發(fā)現(xiàn)了塑料購(gòu)物袋。 迪·卡法里對(duì)此深有感觸。這位參加過(guò)數(shù)次環(huán)球航行的女船長(zhǎng)行經(jīng)南太平洋中心點(diǎn)“尼莫點(diǎn)”時(shí)，距離他們最近的人類不在大洋洲，也不在南美洲，而在國(guó)際空間站，但即使在如此遠(yuǎn)離人類的地方，她也看到了塑料。洋流將垃圾從海岸帶進(jìn)了大洋深處。直徑小于5毫米的塑料顆粒被稱為微塑料，是國(guó)際上普遍關(guān)注的新型污染物。不知不覺間，地球上幾乎所有角落都出現(xiàn)了微塑料的身影，深海海溝、南極的雪、空氣，甚至我們的血液中都有它。
在海洋中，塑料逐漸破碎、分解成直徑小于5毫米的大量微粒，科研人員稱之為“海中PM2.5”。其來(lái)源廣泛，比如添加“塑料微珠”以實(shí)現(xiàn)磨砂功能的洗面奶、牙膏和沐浴露等。圖/聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署
北美青年文化平臺(tái)“VICE”網(wǎng)站日前刊發(fā)文章稱，科學(xué)家們一直想用微生物對(duì)抗塑料污染，但大多數(shù)能分解塑料的微生物對(duì)環(huán)境要求苛刻，通常需要到30攝氏度以上才會(huì)活躍起來(lái)。如果采用人工加熱，不僅抬高了技術(shù)門檻，增加了成本，而且會(huì)產(chǎn)生更多碳排放。
2023年5月21日，印度金奈。G20峰會(huì)前夕，海灘上展示用塑料垃圾制成的“大魚”，以呼吁人們提高環(huán)保意識(shí)。圖/視覺中國(guó) 瑞士科學(xué)家約爾·魯?shù)俸屯聜冎铝τ谘芯克芰衔廴緦?duì)寒帶氣候下微生物的影響，發(fā)現(xiàn)一些物種似乎把塑料作為能量來(lái)源。他們發(fā)表在《微生物學(xué)前沿》雜志上的最新研究成果顯示，“來(lái)自高海拔地區(qū)和極地的微生物是塑料降解酶的有效生產(chǎn)者，可能對(duì)我們構(gòu)建環(huán)境友好型的塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系提供助力?！?/strong>魯?shù)俦硎荆骸皸⒃诟吆０蔚貐^(qū)和北極土壤中的微生物具有驚人的多樣性?！逼渲性S多種類至今不為人類熟知，它們的生活方式和特殊能力仍是謎團(tuán)?！伴_發(fā)這些微生物的代謝潛力，是我們這個(gè)研究小組堅(jiān)持工作的重要?jiǎng)訖C(jī)?！?/strong>魯?shù)傺a(bǔ)充說(shuō)：“適應(yīng)低溫環(huán)境的微生物可以使塑料回收更可持續(xù)且成本更低，這些生物產(chǎn)生的降解酶在較低的溫度下無(wú)需加熱即可起效，從而節(jié)省了能源。” 在這顆星球上，微生物無(wú)處不在，從超咸的湖泊到放射性塵埃區(qū)，再到人類的身體。這些原始的生命形態(tài)之所以能存活下來(lái)，離不開天生的本領(lǐng)——甲烷、核輻射、有毒廢物乃至塑料中的聚合物，都能成為它們的“美食”。
魯?shù)俚膱F(tuán)隊(duì)把注意力集中在生活在寒冷環(huán)境下的微生物。他們從格陵蘭、斯瓦爾巴群島和阿爾卑斯山等地放置幾個(gè)月的塑料材料中收集到34個(gè)微生物菌株，包括19種細(xì)菌和15種真菌。研究人員將這些微生物加入4類塑料中并觀察。除了難以降解的聚乙烯，大約一半微生物能夠在15攝氏度時(shí)分解其他3種塑料。這項(xiàng)研究為生物工程提供了初步的路線圖。隨著氣候變化，人們今后或許可以在較低的溫度下分解特定的塑料，有助于降低塑料回收工作的成本并約束碳排放。下一步，魯?shù)俸屯麓蛩憷^續(xù)對(duì)這類微生物展開研究?！拔覀儠?huì)確定微生物產(chǎn)生的塑料降解酶，大量培養(yǎng)?！濒?shù)僬f(shuō)，“從中可以得到更多重要信息，如溫度的選擇和酶的穩(wěn)定性，并驗(yàn)證我們培養(yǎng)的酶是否可以大規(guī)模應(yīng)用?！?/span>這種新的“冷適應(yīng)微生物”，它可以在低溫下分解和消化不同類型的塑料。這一發(fā)現(xiàn)是科學(xué)家們開發(fā)更具成本效益的分解塑料工業(yè)規(guī)模方法的第一步，希望最終可達(dá)到消除地球上的塑料污染。
據(jù)報(bào)道，瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的“冷適應(yīng)微生物”，它可以在低溫下分解和消化不同類型的塑料。這一發(fā)現(xiàn)是科學(xué)家們開發(fā)更具成本效益的分解塑料工業(yè)規(guī)模方法的第一步，希望最終可達(dá)到消除地球上的塑料污染。
眾所周知，塑料污染是當(dāng)今世界面臨的一大環(huán)境問題，如何有效地回收利用塑料成為了迫切的課題。目前，科研領(lǐng)域的確已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些能分解塑料的微生物，但它們的分解酶在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，通常需要在30°C 以上的溫度下才有效。這就需要加熱，增加了成本和碳排放。
因此，上述最新發(fā)現(xiàn)可能是微生物回收領(lǐng)域的一次科學(xué)飛躍。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《微生物學(xué)前沿》雜志上。
據(jù)悉，這些瑞士科學(xué)家分別去了格陵蘭島、斯瓦爾巴群島和瑞士的高山和北極地區(qū)，對(duì)廢棄或故意掩埋的塑料上發(fā)現(xiàn)的19種細(xì)菌和15種真菌進(jìn)行了取樣。然后，科學(xué)家們讓微生物樣本在實(shí)驗(yàn)室中以單株培養(yǎng)的方式、在15°C的溫度下在黑暗中生長(zhǎng)，并確認(rèn)了他們所屬的菌群?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這些菌株屬于放線菌門和變形菌門，真菌屬于子囊菌門和粘菌門。
在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們對(duì)每一株菌株都進(jìn)行了“降解能力”綜合評(píng)估，被測(cè)試的塑料包括不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯-聚氨酯（PUR），以及兩種商業(yè)可用的可生物降解混合物，即聚丁二酸丁二酯-對(duì)苯二甲酸（PBAT）和聚乳酸（PLA）。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在15°C的溫度下，超過(guò)一半（56%）的菌株，即11種真菌和8種細(xì)菌能消化PUR，14種真菌和3種細(xì)菌消化PBAT和PLA。但沒有任何一種微生物能夠在126天的培養(yǎng)期內(nèi)消化PE。
測(cè)試結(jié)果還顯示，“分解能力”最佳的是兩種不知名的真菌物種，分別被稱為Neodevriesia和Lachnellula，它們吞噬了除PE以外的所有塑料。
下一步，科學(xué)家們將試圖確定這些微生物的最佳工作溫度，并確定它們用來(lái)分解塑料的酶。
“下一個(gè)重大挑戰(zhàn)將是確定微生物菌株產(chǎn)生的塑料降解酶，并優(yōu)化工藝以獲得大量酶，”該項(xiàng)研究的合著者之一Beat Frey說(shuō)：“此外，可能需要對(duì)酶進(jìn)行進(jìn)一步修飾，以優(yōu)化其穩(wěn)定性等特性?！?/span>
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