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日期:[2022年06月15日] -- 华商报 -- 版次:[C3]
编译

科学家发现吃塑料的超级蠕虫

有望带来塑料垃圾回收新方式
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极大便利,却也制造很大麻烦——每年几亿吨的塑料垃圾。如今,科学家发现塑料能被虫子吃掉,这是否意味着困扰人类的“白色污染”找到了终极解决途径?
   据BBC、《每日邮报》等媒体报道,最近发表在《微生物基因组学》杂志的一项研究显示,澳大利亚科学家发现了一种专门吃塑料的“超级蠕虫”,它肠道细菌中的特定酶能将塑料降解。这种能吃塑料的“超级蠕虫”可能是大规模回收塑料的关键。科学家希望这种“升级版”的生物循环能带来塑料垃圾回收的新方式,从而减少垃圾填埋量。

  
研究
  仅靠进食塑料就能存活下来

   大麦虫主要分布于中、南美洲,西印度群岛等地,近年我国才从东南亚国家引进,世界各地也都普遍把它当作饲喂爬虫类、鸟类及鱼类的食物。大麦虫幼虫富含大量蛋白质与脂肪,在世界上的一些地方也被人类食用。
   据BBC报道,澳大利亚昆士兰大学研究团队发现,大麦虫的幼虫吃塑料就能活,它们能靠肠道酵素分解塑料。“超级蠕虫”是大麦虫在幼虫阶段的俗称。
   研究团队把实验室里的大麦虫分为三组。一组喂养麸皮,一组喂养聚苯乙烯(塑料),最后一组不给食物,以此来研究它们的肠道微生物组。
   在为期三周的实验期间,三组大麦虫的肠道微生物群落有很大的差异。喂食塑料的那组大麦虫不仅活得很好,体重还增加了。吃塑料不仅没让大麦虫受到不良影响,而且它实际上从塑料中获得了营养。
   研究团队成员、昆士兰大学教授林克表示:“我们发现仅以塑料为食的超级蠕虫不仅存活了下来,而且体重略有增加。这表明它可以从塑料中获取能量,很可能是借助它们的肠道微生物。这些大麦虫就像一间间迷你的资源回收厂,用嘴把塑料咬得细细碎碎吞下去,用来喂饱它们肠子里的细菌。尽管它们可以吃塑料,但这并不意味着它们喜欢吃塑料,而且它们在野外并不经常吃塑料。当它们不得不吃塑料时,就会大吃特吃,而不会有任何不良影响。”

  
作用
  通过设计酶来降解塑料垃圾

   通过基因组学,研究人员发现超级蠕虫之所以能够做到这一点,是因为它们肠道中的一组酶有助于分解塑料。大麦虫的肠道有好几种酶,这些酶能够分解聚苯乙烯(塑料)与苯乙烯,这两者都是外卖餐盒常见的材质,在隔热绝缘材料和汽车零件中也常用。
   林克说,正是这些酶引起了科学家们的兴趣,因为如果他们能对这些酶进行逆向工程,他们就能开发出一种可以溶解塑料垃圾的物质。“超级蠕虫撕碎并吞下塑料,但实际上是它们肠道中的微生物在消化塑料,这是我们现在想要关注的问题。”
   不过,研究团队表示,不可能大规模饲养大麦虫来专门解决人类制造的各种塑料,他们希望辨识出最能有效分解塑料的酶,就能大量制造以用于资源回收分解,届时塑料必须先以机器切碎,再用酶加以分解,用于塑料的加工和回收。
   研究人员使用元基因组学技术,找到了几种能够降解聚苯乙烯和苯乙烯的编码酶。他们的长期目标是人工设计出类似超级蠕虫体内的这种细菌酶,通过机械粉碎和生物酶降解,在24小时内将塑料垃圾降解,并在工业上推广这项技术。希望相关技术能刺激塑料垃圾回收利用活动,并减少垃圾填埋。
   林克表示,虽然他们还需要数年时间来推断他们所识别的酶,使之成为有用的东西,但他相信最终可以大规模生产,帮助处理塑料垃圾。他说:“经此分解出来的产物,可以让其他微生物利用,制造出高价值的化合物,例如生物可分解塑料等。”

  
未来
  或成为治理塑料垃圾的办法

   研究人员表示,他们的目标是在实验室培养大麦虫的肠道细菌,并进一步测试其降解聚苯乙烯的能力,然后研究如何将这一工艺升级到垃圾回收场所需的水平。
   澳大利亚国立大学教授杰克森认为,昆士兰大学上述研究成果又把这方面的研究向前推进了一步。他表示:“大麦虫肠道里的细菌为何能把塑料分解成分子等级,这方面的研究是一条漫漫长路,昆士兰大学这项研究就走在这条路上。如何把这类研究加以解释进而应用于资源回收利用,有其重要性,或成为未来治理塑料垃圾办法。”
   不过,这类技术是否能成功发展至商业等级仍是未知数。杰克森说:“要把这类研究的规模增大和转化,一直是一个挑战。在塑料领域,由于塑料垃圾的规模惊人,以及新塑料的生产成本很低,经济上的挑战就更大。”

  
难度
  虫子降解塑料的速度并不理想

   近年来,由于塑料污染日益严重,全球科学家一直在尝试寻找能消化塑料的微生物。2017年的一项研究估计,人类总共制造了83亿吨塑料。
   2020年的全球塑料产量为3.67亿吨,使用聚苯乙烯制成的塑料产品,其物理和化学结构稳定,在自然环境中难以降解,人们至今没有找到处理这种白色污染的好办法。
   此前,研究人员发现了多种“吃”塑料的虫子和微生物,为解决白色污染问题提供了新思路。学界已有研究其他甲虫的幼体摄取塑料的能力,也有研究人员已成功运用细菌、霉菌分解塑料。
   2015年,中国科学家发现黄粉虫能吃所有塑料。北京航空航天大学杨军教授表示,塑料在黄粉虫肠道快速生物降解,以塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上,最后发育成成虫,其所啮食的塑料被完全降解。100只黄粉虫每天可以吃掉34-39毫克的泡沫塑料,这种发现为解决全球性的塑料污染问题提供了思路。
   2017年,西班牙生物技术研究员伯特科希尼在消灭寄生于蜂巢的害虫时偶然发现,蜂巢中的蜡蠕虫不仅能够消化蜂蜡,还能够“吃”塑料。他们将100只蜡蠕虫放在一个超市塑料袋内。40分钟后,塑料袋就开始出现小洞。光谱分析结果表明,蜡蠕虫在“吃”塑料的同时,还将塑料成分转化成了便于处理的乙二醇。不过,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。
   在过去很长一段时间,科学家们一直在寻找可以生物降解塑料的办法。2016年,日本科学家小田耕平发现一种能吃塑料的细菌。他从塑料垃圾中找到能以塑料为主要食物的微生物——革兰氏阴性的β-变形菌,具有降解塑料薄膜的能力。不过,其降解速度并不理想,完全降解一块小小的塑料薄膜就需要六周的时间。
   迄今为止,全球科学家们发现了不止一种吃塑料的虫子或细菌,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。 华商报记者 郭霁 编译