尋找、培養(yǎng)和生物工程能夠消化塑料的生物不僅有助于消除污染，而且現(xiàn)在也是一門大生意。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種可以做到這一點(diǎn)的微生物，但是當(dāng)它們使這成為可能的酶以工業(yè)規(guī)模應(yīng)用時(shí)，它們通常只能在30°C以上的溫度下工作。所需的加熱意味著工業(yè)應(yīng)用迄今為止仍然昂貴，并且不是碳中和的。但是這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)可能的解決方案：找到專門的冷適應(yīng)微生物，其酶在較低的溫度下工作。
瑞士聯(lián)邦研究所WSL的科學(xué)家知道在哪里尋找這種微生物：在他們國(guó)家的阿爾卑斯山的高海拔地區(qū)，或在極地地區(qū)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《微生物學(xué)前沿》上。
“在這里，我們表明，從高山和北極土壤的'塑料圈'獲得的新型微生物分類群能夠在15°C下分解可生物降解的塑料，”第一作者JoelRüthi博士說(shuō)，他目前是WSL的客座科學(xué)家。“這些生物可以幫助降低塑料酶回收過(guò)程的成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。
Rüthi及其同事對(duì)格陵蘭島，斯瓦爾巴群島和瑞士的自由放置或故意埋藏的塑料(在地下保存一年)上生長(zhǎng)的19種細(xì)菌菌株和15種真菌進(jìn)行了采樣。斯瓦爾巴群島的大部分塑料垃圾都是在2018年瑞士北極項(xiàng)目期間收集的，學(xué)生們?cè)谀抢镞M(jìn)行了實(shí)地考察，親眼目睹了氣候變化的影響。來(lái)自瑞士的土壤是在格勞賓登州的MuotdaBarbaPeider(2，979米)和ValLavirun山谷的山頂上收集的。
科學(xué)家們讓分離的微生物在黑暗和15°C的實(shí)驗(yàn)室中作為單菌株培養(yǎng)物生長(zhǎng)，并使用分子技術(shù)來(lái)鑒定它們。結(jié)果表明：放線菌門和變形菌門細(xì)菌屬13屬，子囊菌門和黏膜菌門真菌屬10屬。
令人驚訝的結(jié)果
然后，他們使用一套檢測(cè)方法來(lái)篩選每種菌株消化不可生物降解聚乙烯(PE)和可生物降解聚酯聚氨酯(PUR)的無(wú)菌樣品以及兩種市售的聚己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的可生物降解混合物的能力。
即使在這些塑料上孵育126天后，沒(méi)有一種菌株能夠消化PE。但是19種(56%)菌株，包括11種真菌和15種細(xì)菌，能夠在14°C下消化PUR，而<>種真菌和<>種細(xì)菌能夠消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振(NMR)和基于熒光的測(cè)定證實(shí)，這些菌株能夠?qū)BAT和PLA聚合物切成更小的分子。
“令我們非常驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)很大一部分測(cè)試菌株能夠降解至少一種測(cè)試塑料，”Rüthi說(shuō)。
表現(xiàn)最好的是Neodevriesia和Lachnellula屬中兩種未表征的真菌物種：它們能夠消化除PE以外的所有測(cè)試塑料。結(jié)果還表明，對(duì)于大多數(shù)菌株，消化塑料的能力取決于培養(yǎng)基，每種菌株對(duì)測(cè)試的四種培養(yǎng)基的反應(yīng)都不同。
消化植物聚合物能力的副作用
消化塑料的能力是如何進(jìn)化的?由于塑料自1950年代才出現(xiàn)，因此降解塑料的能力幾乎肯定不是自然選擇最初針對(duì)的特征。
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