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研究称陆地和海洋中的微生物正在不断进化 以适应塑料污染的发展

2021-12-16 12:54:32 cnBeta.COM
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自2016年在日本发现以来,人们已经看到了这个领域的其他一些有趣的进展。科学家们最初的希望是,通过发掘那些使细菌能够迅速将PET塑料还原成对环境无害的构件的酶,甚至更有效的版本可以在实验室中被设计出来,形成对抗塑料污染的“新武器”。

2018年,美国的一组科学家在这项研究的基础上,生产出一种工程酶,可以以大约20%的效率消耗塑料。同一个团队随后在2020年开发了一个更先进的版本,他们称之为“超级酶”,可以以六倍的速度“消化”塑料垃圾。

一系列具有类似能力的酶已经被发现,瑞典查尔姆斯理工大学的一个团队的新研究显示了这种现象的普遍性。研究人员分析了来自世界各地数百个海洋和陆地地点的环境DNA样本,使用计算机建模来筛选具有分解塑料潜力的微生物酶。

这显示出总共有30000种酶具有降解10种常见塑料的潜力,然后科学家们将其与不同国家和海洋中的塑料污染浓度的官方数据进行交叉对比。结果发现,一些酶含量最高的地方是污染最严重的地区,如地中海和南太平洋。

研究作者Aleksej Zelezniak说:“利用我们的模型,我们发现了多条证据,支持全球微生物组的塑料降解潜力与环境塑料污染的测量结果密切相关--这是环境如何对我们施加的压力做出反应的重要证明。”

研究发现,这些酶广泛分布在海洋和陆地上,但也有一些有趣的见解。研究小组发现海洋深处的塑料降解酶浓度更高,这表明与这些深处的微塑料浓度更大有关。同样,陆地样本被发现含有更多基于邻苯二甲酸酯的塑料添加剂化合物,以及已知能够降解它们的酶,表明两者之间存在联系。

“目前,人们对这些塑料降解酶知之甚少,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大量的酶。”这项研究的第一作者Jan Zrimec解释说:“这是一个令人惊讶的发现,真正说明了这个问题的规模。”

在过去的70多年里,塑料的大规模生产已经从每年约200万吨猛增到惊人的3.8亿吨,而且每年约有800万吨被冲入海洋。虽然这给了微生物一个相当大的“窗口”来发展对其环境中的废物的进化反应,但这将需要大量高效的酶来解决这个问题。

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。从那里你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。”

这项研究发表在《mBio》杂志上。

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