科学家强化“训练”微生物“嚼”塑料！白色污染有救了？

从塑料袋到塑料玩具，塑料的用途广泛且成本低廉，帮助建立了现代社会。我们使用的塑料制品数量惊人，但它们也很难分解，最终会以垃圾的形式进入土壤生态系统和海洋生态系统，有的塑料垃圾还会被碎片化，进入全球大气循环。塑料污染是一个日益加剧的全球危机，对环境、野生生物和人类健康造成深远的负面作用。

尽管塑料对大多数生物体有毒，但它却是某些类型细菌和真菌的食物。这些细菌和真菌存在于土壤、海洋中，它们利用专门的酶来分解不同类型的塑料。以塑料制品中常见的PET（聚对苯二甲酸乙二醇醋）为例，PET是一种热塑性塑料，具有良好的透明度、韧性和耐高温性能，这使得它成为包装行业中最常见的材料之一。

PET的降解产物有两种——对苯二甲酸和乙二醇，这两种单体性质不同。而土壤和水体中都有两种恶臭假单胞菌菌株，其中一种菌株恰恰就特别喜欢吃对苯二甲酸，另一种则特别喜欢吃乙二醇，当它俩在一起时，它们也只吃掉各自喜欢的成分，却不会去影响对方的饮食习惯。不幸的是，它们胃口很刁，只喜欢吃已经被紫外线或化学物质损坏的PET，对于完整的PET不屑一顾；而且它们的进食效率也很低，需要数周乃至数月的时间才能完成这一工作，而且只能处理少量PET。

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美国麻省理工学院的詹姆斯·杰伊·柯林斯（James J. Collins）教授和美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的卢婷（Ting Lu）教授，用基因工程修改了这两种恶臭假单胞菌菌株的遗传物质，通过插入或删除某些基因片段，加快它们咀嚼塑料的能力，或者添加某种酶，让被它们分解的PET转化为可生物降解的有用的材料。

他们发现，被基因工程改造过的两种恶臭假单胞菌菌株联合起来工作后，它俩处理PET的效率比单一菌株单独处理时，工作效率提高了。不仅如此，它俩还能将塑料垃圾变废为宝，转化后生成的材料可用于绝缘体、泡沫、涂料、粘合剂、尼龙的生产。这样，将细菌进行基因工程的改造，可以正面解决塑料垃圾泛滥的难题。相关研究成果以《塑料升级再造的工程微生物分工（Engineering microbial division of labor for plastic upcycling）》为题近日发表在《自然—通讯》上。

其实，将塑料垃圾变废为宝的想法并不新鲜，在过去，科学家有过许多尝试，而改造环境中的微生物则提供了一条新的、更清洁、更有效的途径。与此同时，本研究涉及的概念和策略也可应用于处理其他类型的塑料垃圾上，帮助我们避免将地球变成塑料制品的垃圾场。

参考文献

[1]https://doi.org/10.1038/s41467-023-40777-x

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本文为科普中国-星空计划作品

出品｜中国科协科普部

监制｜中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

作者丨曾心月 科普创作者

审核丨刘路 华东师范大学化学与分子工程学院教授、博士生导师

责编丨钟艳平 祁媛（实习生）