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汙染環境下微生物被迫進化:大(dà)量新酶類出現(xiàn),可降解10種(zhǒng)不同類型塑(sù)料

來源:中國妖精影院(chéng)樹脂網 2021-12-17 11:00:13

隨著越來越多的塑料(liào)廢(fèi)物暴露在環境中,自然界也在尋找新的應對方法進行“自我(wǒ)”消化。據外媒報道,一項發表(biǎo)在美國微生物領域mBio期刊上的研究表明(míng),全球海洋和(hé)土壤中的微生物正在進化,以降解不斷增多的(de)人類(lèi)製造的塑(sù)料廢物。

微生物的進化:汙染越重,酶的種類和數量就越(yuè)多

該研究由瑞典學者發起,是對微生物塑料降解潛力(lì)進行的首次大(dà)規模全(quán)球評估。研(yán)究人員從世界236個不同地(dì)點采集微生物樣本。在收集分析的微生物樣本(běn)中,發現(xiàn)近四(sì)分之一樣本攜帶可以降解塑料的酶。然後,研究人員將這些酶與95種已知可降解塑料的微生物酶進行對比分析。

研究結果(guǒ)顯示,從提取(qǔ)的微生物樣本中發現了3萬種不同的酶,其中近60%的酶不屬於任(rèn)何已知的酶(méi)類,這些微生物以“未知的(de)方式”,可降解約10種不同類型的塑料。

巴厘島貝(bèi)拉瓦海灘上(shàng)的塑料垃圾

此外,研究人員還發現,不同地區酶的數量和類型與塑料廢物的數量、類型相匹配。他們(men)指出,從海洋中提取的微生物樣本中(zhōng)發現了大(dà)約1.2萬種(zhǒng)新酶,而在越深的海底(塑料汙染更為嚴重),酶的含(hán)量就越高。在土壤中提取的微生物樣本中,研究人員也發現塑(sù)料(liào)汙染嚴重的地區,微生物酶的種類就越豐富,且數量也更多。

“我們的多個研究結果證實了(le),全球微生物群的塑(sù)料降解潛力與塑料汙(wū)染密切相關——這也(yě)說明了(le)環境是如(rú)何應對我(wǒ)們不斷向(xiàng)其施加的汙染壓力。”研究作者、瑞典查爾姆斯(sī)理工大學教授阿列克謝·澤列茲尼亞克表示。同時,研究者揚·茲裏梅克教授也表示,“我們沒想到會(huì)發現如此多的微生(shēng)物酶,這也反映了塑料汙染的嚴重性。”

大自然的啟示(shì):有望將新的酶引入塑料降解

研究人員(yuán)表(biǎo)示,在過去(qù)70年時間裏,塑料產量從每年200萬噸激增至3.8億噸。每年(nián)有近1.5億噸塑料被填埋或釋放到環(huán)境中,而其中超過800萬噸塑料隨河水流入海(hǎi)洋。大多數塑(sù)料廢物不會降解,隻是通過(guò)數年的時間分解成微粒。據此前研究,從珠穆朗瑪(mǎ)峰的頂峰到(dào)深海區域,甚至人類的腸胃中,都發現(xiàn)了微塑料。塑料需求增加而(ér)引(yǐn)發的環境(jìng)危機,導(dǎo)致塑料後端的收集和處理也愈加受到各界重視。

此前,英(yīng)國科學家約翰 · 麥基漢等人合(hé)成了一種新的“超級酶”,以解決塑料垃圾難(nán)題。

但目前很多塑料很難回收再利用或有效(xiào)降解,科學界也一直在尋找可以(yǐ)分解塑料的微生物酶。2016年,科學家在日本垃圾場中發現(xiàn)了第一種自然進化的可降解塑料的微生物細菌。科學家們對(duì)其展(zhǎn)開研究,了解(jiě)其如何產生關鍵酶。隨後科(kē)學家(jiā)對(duì)該種生物酶進行了調整和改進(jìn),在幾天的時間內可分解PET塑料。在2020年,經再一(yī)次調整,其分(fèn)解塑料的速度提高了六倍。

而數萬種新型微生物(wù)酶的發現,將有助於研究者(zhě)進(jìn)一步了解生物分解塑料的(de)機製和(hé)步(bù)驟,促進妖精影院生物學研究,在工業塑(sù)料廢物生物降解方麵有所突破。另一方麵,使用酶可以將(jiāng)塑料解聚恢(huī)複到原(yuán)始單體結構,從而實現塑料(liào)的重複使用,減少新塑料生產的需求。

“下一步就是在(zài)這些新酶中選出最有希望的候選酶,密切研究它們的特性及塑料降解能力,”澤列茲尼(ní)亞克說道。“基於此研究,還可(kě)以針(zhēn)對特定塑料類型設計出不同的降解方式(shì)。”


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