吃塑料的细菌、吃塑料的虫 消灭垃圾有指望吗

小知识

塑料的英文单词“plastic”来源于希腊语“plastikos”，意思是可以被塑造成多种形状的物质。

塑料也许是最让人骄傲又最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：每年几亿吨的塑料垃圾，每分每秒都在化为细小的微粒进入自然生态循环，对环境和其他生物带来不可磨灭的影响。

在努力限制塑料包装过度使用的同时，科学家们多年以来也一直在致力于发掘能“吃掉”塑料的细菌或虫子，力求以最天然环保的方式分解塑料。

迄今为止，发现了不止一种，但遗憾的是，和天量的塑料垃圾相比，这些小生物就算再厉害，可能也吃不过来。当然，科学家们不会放弃，或许在不久的将来，终能有人工合成的塑料降解酶批量生产。

吃塑料的细菌

这是科学家们最想知道答案的一个问题：微生物们能像分解枯枝败叶一样消灭塑料吗？早在2016年，日本科学家小田耕平和他的团队就发现了一种相当有潜质的微生物，可以慢慢地分解细菌。

负责进行生物降解工作的主要群体是微生物，对它们来说，降解的主要目的是“填饱肚子”。种类繁多的微生物携带各式各样的酶，帮助它们从其他生物不需要的东西中获得能量和营养。

然而，“白色污染”是个例外。许多常见的塑料是烃类在相当严格的条件下聚合的产物，它们的化学结构对于自然界来说是个新鲜玩意儿。怎么“吃掉”它们，也是让微生物们很发愁的事。

因此，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。他们的想法是：既然人饿急了什么都会吃，想在那些被塑料垃圾占领的地带生存，微生物也得相应地演化出一套本事吧？

为此，研究团队从一个塑料瓶回收点收集了200多份被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为主要食物的微生物。

终于，在第46号培养瓶里，研究者满心期待的事情发生了：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有机体。

随着进一步分离培养，他们找出了“幕后功臣”：一种革兰氏阴性的β-变形菌，具有降解PET薄膜的能力。它们附着的PET薄膜，在显微镜上出现大量的空洞。

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——这两种结构相对简单的有机物，就是它们的营养来源了。

对于人类来说，乙二醇和对苯二甲酸是有用的工业原料，即使需要处理，也比处理让人头疼的塑料垃圾简单得多。

尽管看起来这个结果很不错，但实际情况是：在实验中，完全降解一块小小的塑料薄膜需要六周的时间。不过该试验更重要的意义在于：自然界中酶类的演化速度可能比人类想象的要快，这意味着希望。

吃塑料的虫子

在发现吃塑料的细菌后过了两年，2018年，科学界又有了一个堪称“惊喜”的意外发现：西班牙生物学家费德丽卡·贝尔托基尼无意间发现：大蜡螟的幼虫能够直接吃掉聚乙烯塑料袋，并完全消化。

大蜡螟一般被养蜂人视为害虫，因为它的幼虫（见左下角图）孵化出来后，需以蜂蜡为食，因此会破坏蜂巢。所以养蜂人时常把幼虫清理出蜂箱，作为钓鱼时用的钓饵。

这位女科学家贝尔托基尼在业余时间也是个养蜂人，有一次她在为蜂箱清理寄生害虫时，将捉出来的一些大蜡螟幼虫丢进了一个普通的塑料袋里。她把塑料袋挂在车库里，打算忙完了拿去钓鱼。

然而，等她再回到车库里时，却惊讶地发现：袋子上布满了被虫啃咬的漏洞，虫子已经爬得到处都是！

贝尔托基尼于是邀请剑桥生物大学的生物化学家保罗·邦贝利及其科研小组，对大蜡螟幼虫进行了一次定时实验。

他们在一家超市随便买了一个塑料袋，将大约一百条幼虫放在袋子上。结果仅仅过了40多分钟，塑料袋就被啃出洞，12小时后，塑料袋的质量减少了约92毫克。研究者表示，这样的速度比塑料降解领域其他最新研究的结果都要快得多——之前采用真菌、细菌对塑料进行生物降解的速率仅为0.13毫克/天。

他们将研究论文发表在《当代生物学》期刊上。邦贝利在文中分析：蜂巢中的蜂蜡由高度多样化类脂化合物组成，相当于“自然界的塑料”，它的结构与塑料袋的原料聚乙烯有相似之处，因此吃蜂蜡的幼虫也能吃聚乙烯。

研究人员对幼虫吃完塑料的排泄物进行了光谱分析，结果显示，塑料中的化学键出现断裂，聚乙烯被降解为乙二醇。

他们还试过直接将捣碎的幼虫汁液放在塑料袋上，也能“侵蚀”塑料袋，这说明幼虫体内的某种酶或其他特定物质是塑料的克星。但与细菌面临的问题相同：只靠培养虫子来解决那么多的塑料垃圾是不现实的，关键还在于是否能人工合成这类酶，并且成本还不能太高。 （综合/褐松）

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