吃塑料的細菌是如何工作的？

今天我們扔掉的塑料瓶子將存在幾百年。這是為什麼今天塑料污染問題愈演愈烈的主要原因之一。塑料污染問題極為嚴重，甚至對海洋生命帶來致命性的影響。

然而，最近科學家發現了一種能夠吃掉塑料的細菌。準確來說，這種細菌吃掉的是製造塑料瓶所使用的塑料。目前，科學家已對細菌實現改良，使其工作速度更快。雖然這種細菌的影響有限，並不能完全解決塑料污染的問題，但這一方案確實展示了細菌如何幫助創建更環保的資源回收利用。

塑料都是複雜的聚合物，這意味著它們長而重複的分子鏈不溶於水。這些分子鏈的強度使得塑料非常耐用，同時也意味著它們需要很長時間才能自然分解。如果塑料可以分解為更小的、具有可溶性的化學單位，那麼我們就可以回收部分的基礎材料，並使其在閉環系統中形成新的塑料。

2016年，日本科學家測試了許多來自塑料瓶回收站的細菌。他們發現一種名為Ideonella sakaiensis 201-F6的細菌能夠消化用於生產一次性飲料瓶的塑料——也就是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。這種細菌通過分泌PET降解酶（PETase）來完成塑料分解。這種酶是一種能夠加快化學反應的蛋白質，它能夠分解PET中特定的酯基化學鍵並使用其中的碳作為食物來源，最終留下細菌能夠消化的小分子。

雖然我們已經知道其它細菌酶能夠緩慢地消化PET，但這種新發現的酶明顯進化得更加適應吞噬塑料這種工作。這表明了新的酶的工作速度更快、效率更高，具有應用於生物循環領域的潛力。

因此，為了更確切地了解PET降解酶的運作方式，數個團隊正在研究它的結構。在過去的一年內，來自韓國、中國、英國、美國和巴西的研究團隊都發表了相關的論文，他們在論文中展示PET降解酶的高清結構並分析其作用機制。

論文表明，PET降解酶中起化學分解作用的部分能夠自然地粘附於PET的表面，並在30℃的環境下運作，這使得PET降解酶適用於生物反應器的循環回收。此外，有兩個團隊發現，稍微改變PET降解酶的化學特性，PET降解酶就會以不同方式作用於PET，能比自然的PET降解酶運作的更快。

在生物反應器中使用酶類物質來分解並回收塑料說起來簡單，做起來難。塑料本身的特性讓它們很難與酶類物質發生反應。

使用在飲料瓶中的PET具有半結晶的分子結構，這意味著塑料分子緊密地結合實在一起，酶類物質很難對它們起作用。最新的研究表明，經過改良後的酶可能更加有效，因為它易於接近與反應相關的分子，能夠輕鬆地分解PET分子，甚至是掩埋後的分子。

適度的改良

人類對PET降解酶的改良並不顯著，我們遠不能解決塑料危機問題。但這項研究闡述了PET降解酶的分解方式及其廣闊前景，並告知我們：操控酶中活性成分可以提高其工作速度。

圖註： 這種酶類物質的發現並不能完全解決塑料污染問題，但卻為我們提供了處理廢品的新方法。

對酶類物質進行基因工程編輯，使他們比自然進化時更好地發揮作用。 這聽起來有些不同尋常。也許這一成果表明這種利用PET降解酶的細菌只是最近進化出來，並且生存在人造塑料上的。這給了科學家一個激動人心的機會：科學家有可能通過編輯經優化的PET降解酶來趕超這種細菌的進化。

然而，科學界還存在著一種顧慮。當我們把改良後的細菌使用於生物反應器，這些細菌很可能是被高度控制的。而這種細菌進化的首要目的是為了降解並且消耗塑料。這就說明，我們極為信賴的塑料並不如我們想像的那般耐用。

如果更多的細菌開始以瘋狂的狀態食用塑料， 原本可以持續存在多年的塑料製品和塑料結構就會受到威脅。塑料製造業也會面臨巨大的挑戰，因為相關從業人員必須阻止產品被飢餓的微生物污染。

來自抗生素領域的教訓告訴我們，我們並不比細菌聰明多少。但這樣的研究可能會給我們一個全新的開始。

蝌蚪五線譜編譯自independent，譯者晴空飛燕，轉載須授權

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