塑膠污染危機有解?科學家意外製造出加速進食塑膠的突變酶

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 17 日 16:34 | 分類 環境科學 , 生態保育 , 生物科技 follow us in feedly

地球上最嚴重的環境污染之一塑膠垃圾終於有剋星了?科學家意外製造出一種比天然降解更有用、專吃 PET(寶特瓶材質)塑膠的突變酶,未來很有機會成為數百萬噸寶特瓶的終結者。



塑膠最早誕生於 1850 年代的英國,到了 1940 年代,一種塑膠形式「聚對苯二甲酸乙二酯」(PET)獲得專利,並因為使用過於方便開始大流行,鋪天蓋地的塑膠製品一夕之間佔據了人類生活各個角落。在塑膠分類中,聚對苯二甲酸乙二酯(PET)代號是 1 號,常見應用產品也就是寶特瓶。

衛報》報導,全球每分鐘銷售約 100 萬個寶特瓶,但回收率僅 14%;《CNN》報導,每年有 800 萬噸塑膠垃圾流進海洋,預估到 2050 年,海洋中塑膠廢物將和魚一樣多。

科學家表示,當初很少人料到大量塑膠垃圾會成為地球上最大的污染源之一,由於難以自然分解,現已在海洋中造成生態浩劫,我們不時聽聞又有海龜、海鳥或鯨魚、海豚死於誤食大量塑膠的噩耗;焚化塑膠垃圾也會造成空氣污染,部分塑膠如聚氯乙烯(PVC)和聚碳酸酯(Polycarbonates),在某些條件下會釋出有害物質或內分泌干擾素,危害生物生育機能。

(Source:DAVID JONES / 樸茨茅斯大學

我們設法亡羊補牢,比如改用可生物降解的塑膠,但對大自然的傷害並未減少。很偶然地,英國樸茨茅斯大學(University of Portsmouth)結構生物學教授 John McGeehan 與美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)化學工程師 Gregg Beckham,在研究 2016 年於日本廢棄物回收中心發現的一種天然水解酶 PETase 時,無意中設計出分解塑膠效率更上一層樓的酶突變體。

這種天然酶被發現時正在幫助日本微生物「Ideonella sakaiensis」分解、消化 PET 塑膠,研究人員原先只是想著手確定這種酶如何在 PET 出現後跟著進化,因此決定添加一些氨基酸來「調整」其晶體結構,沒想到導致酶突變,使其進食塑膠的速度變得更快。

值得注意的是,這種突變酶也能降解 PET 的替代品 PEF(一種生質材料,由乙二醇和 2,5-呋喃二甲酸製成),雖然突變酶需要經過幾天時間才能開始分解塑膠,效率只比天然酶多了約 20%,但研究人員態度樂觀,因為他們知道了酶還可以繼續優化增強。現在團隊正在進一步改善酶的結構,希望它們可在更短時間內分解 PET 塑膠。

這項研究發表在《美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》。

(首圖來源:DAVID JONES / 樸茨茅斯大學

延伸閱讀: