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全球各地的海洋和土壤中的微生物正在进化出食用塑料的能力
这项研究扫描了从环境中提取的DNA样本中发现的2亿多个基因,发现了3万种不同的酶,可以降解10种不同类型的塑料。
这项研究是对细菌降解塑料潜力的首次大规模全球评估,发现所有分析的生物体中有四分之一携带合适的酶。研究人员发现,这些酶的数量和类型与不同地点的塑料污染的数量和类型相匹配。
科学家们说,这些结果“证明了塑料污染对全球微生物生态的可测量影响”。
每年有数百万吨的塑料被倾倒在环境中,这种污染现在充斥着整个地球,从珠穆朗玛峰的山顶到最深的海洋。减少塑料的使用量和适当地收集和处理**至关重要。
但目前许多塑料难以降解和回收。使用酶来快速地将塑料分解成它们的组成部分,将使新产品能够从旧产品中制造出来,减少对原始塑料生产的需求。新的研究提供了许多新的酶来研究和适应工业用途。
瑞典查尔姆斯理工大学的Aleksej Zelezniak教授说:“我们发现了多条证据,全球微生物群落的塑料降解潜力与环境的塑料污染程度密切相关——这证明了环境如何对我们施加给它的压力做出反应”。
同样在查尔姆斯大学的Jan Zrimec说:“我们没有想到会在这么多不同的微生物和环境栖息地中发现如此多的酶。这是一个令人惊讶的发现,说明了塑料问题的真正规模”。
研究人员说,在过去70年里,塑料生产爆炸性增长,从每年200万吨到3.8亿吨,给了微生物时间来进化处理塑料问题。这项研究发表在《微生物生态学》杂志上,首先汇编了95种微生物酶的数据集,这些酶已经被认为可以降解塑料,通常发现于垃圾场这种塑料泛滥地区的细菌中。
然后,研究小组在其他研究人员从世界各地236个不同地点采集的环境DNA样本中寻找类似的酶。研究人员通过将最初确定的酶与人类肠道中的酶进行比较,排除了潜在的假阳性,因为人类肠道中没有任何已知的塑料降解酶。
在67个地点和三个不同深度的海洋样本中发现了大约12,000种新酶。结果显示,在更深的地方,降解酶的水平一直较高,这与已知在海洋深处存在的较高的塑料污染水平相匹配。
土壤样本取自38个国家的169个地点和11个不同的环境,含有18,000种塑料降解酶。众所周知,土壤中含有比海洋更多的邻苯二甲酸盐添加剂的塑料,研究人员在陆地样本中发现了更多分解这些化学物质的酶。
科学家们说,近60%的新酶不符合任何已知的酶类别,这表明这些分子降解塑料的方式以前是未知的。
Zelezniak说:“下一步将是在实验室中测试最有希望的候选酶,仔细研究它们的特性和它们能够实现的塑料降解率。这样就可以为特定的聚合物类型设计具有针对性降解功能的微生物群落”。
2016年在日本的一个垃圾场发现了第一个吃塑料的微生物,科学家们随后在2018年对其进行了调整,试图更多地了解它是如何进化的,但无意中创造了一种在分解塑料瓶方面更加出色的酶。2020年的进一步调整将降解的速度提高了六倍。
Carbios公司在2020年创造了另一种突变酶,可以在数小时内分解塑料瓶进行回收。德国科学家还发现了一种以有毒塑料聚氨酯为食的细菌,这种塑料通常被倾倒在垃圾填埋场。 |
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