首次大規模研究,地球微生物已進化到能吃塑膠

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 16 日 13:21 | 分類 環境科學 , 生態保育 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


人類吃塑膠,地球微生物也是。瑞典科學家最新研究發現,世界每個角落的微生物都在進化以降解塑膠,且三萬種吃塑膠酶中,近六成屬於未知酶類。研究是對細菌降解塑膠潛力的首次大規模研究,也為塑膠生物降解領域的探索進一步敞開大門。

塑膠無所不在,全球塑膠生產過去幾十年迅速加速,從 1950  200 萬噸增加到 2019  3.68 億噸。科學家已知微生物的進化是為應付塑膠污染,降解也是可持續管理陸地和海洋環境積累的數百萬噸塑膠廢物的可行途徑。

然而塑膠降解酶的全球多樣性仍然知之甚少。瑞典頂尖理工大學查爾姆斯工學院 (Chalmers University of Technology) 研究人員為了理解全球多少可降解塑膠的微生物,在數十國海洋與土壤取樣,發現 3 萬種酶能降解 10 種塑膠。

海洋樣本發現約 12,000 種新酶,樣本來自三個深度的 67 個地點,同時也發現海洋酶濃度隨著深度增加而增加,以應付深海更嚴重的塑膠污染。

另外從 38 國和 11 個棲息地 169 個地點收集土壤樣本,發現 18,000 種塑膠降解酶。科學家認為,土壤樣本酶高於海洋樣本,是因土壤含更多有鄰苯二甲酸鹽添加劑的塑膠,而新酶會攻擊這些塑膠。此外也觀察到海洋和土壤棲息地未發現酶濃度,與海洋和特定國家塑膠污染趨勢顯著相關。更重要的是,所有酶中近 60% 不屬於任何已知酶,還需要額外研究。

科學家表示,「目前對這些塑膠降解酶知之甚少,我們沒想到會在這麼多不同的微生物和環境棲息地發現如此多酶,這是令人驚訝的發現,真正說明問題的嚴重性。」研究團隊下一步將是在實驗室測試最有前途的候選酶,研究特性及塑膠降解率。

這項發現讓人們可設計針對特定聚合物類型的微生物群落降解塑膠。第一種塑膠降解酶是科學家 2016 年在日本發現吃塑膠的蟲子後於 2018 年無意創造的。2020 年科學家再提煉,使塑膠降解速度提高六倍。同年德國研究人員開發出一種酶,短短 10 小時內分解 1 噸塑膠瓶。

雖然這項研究展示地球生命的適應性多驚人,但最大的問題還是塑膠污染。主持研究的瑞典科學家表示,研究證實全球微生物群的塑膠降解潛力與環境塑膠污染密切相關,這是環境如何應付人類壓力的重要證明。研究發表在《微生物生態學》期刊。

(首圖來源:Flickr/rey perezoso CC BY 2.0)