研究显示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

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根据新地图集,五年前,科学家在日本一个塑料回收中心周围的土壤和污泥中发现了一种细菌。在两种“有意”进化的酶的帮助下,它以流行的包装材料pet为能源。这在当时是一个惊人的发现。现在一项新的研究表明,这是一个更广泛趋势的一部分,即这种塑料降解酶的数量和多样性正在增加,以应对全世界的塑料污染。

研究显示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-第1张图片-IT新视野

自2016年在日本被发现以来,人们看到了该领域其他一些有趣的发展。科学家们最初的希望是,可以在实验室中设计出更有效的版本,通过发现能使细菌迅速将pet塑料还原为环保组件的酶,形成一种对付塑料污染的“新武器”。

2018年,基于这项研究,美国的一组科学家生产了一种工程酶,这种酶可以消耗塑料,效率约为20%。该团队随后在2020年开发了一种更先进的版本,他们称之为“超级酶”,它能以六倍的速度“消化”塑料废物。

一系列具有相似能力的酶已经被发现,瑞典查尔默斯技术大学的一个小组进行的一项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站点的环境DNA样本,并使用计算机建模来筛选可能分解塑料的微生物酶。

这表明总共有30000种酶具有降解10种常见塑料的潜力,然后与不同国家和海洋塑料污染浓度的官方数据进行交叉比较。结果表明,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群的塑料降解潜力与环境塑料污染的测量结果密切相关,这是环境如何应对我们施加的压力的重要证据。”

研究发现,这些酶广泛分布于海洋和陆地,但也有一些有趣的见解。研究小组在海洋深处发现了更高浓度的塑料降解酶,这表明这与这些深度中更高浓度的微塑料有关。类似地,陆地样本被发现含有更多的邻苯二甲酸酯基塑料添加剂化合物和降解它们的酶,这表明两者之间存在联系。

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“目前,人们对这些塑料降解酶知之甚少。我们没想到会在这么多不同的微生物和环境中发现这么多酶。”该研究的主要作者Jan zrimec解释说:“这是一个令人惊讶的发现,它确实说明了问题的严重性。”

在过去的70年里,塑料的大规模生产从每年约200万吨猛增到惊人的3.8亿吨,每年约有800万吨被冲入海中。虽然这为微生物提供了一个相当大的“窗口”,以发展对环境中废物的进化反应,但这将需要大量有效的酶来解决这个问题。

zelezniak说:“下一步将是在实验室测试最有希望的候选酶,并仔细研究它们的特性和它们可以达到的塑料降解率。从那里,你可以设计微生物群落,针对特定的聚合物类型具有针对性的降解功能。”

这项研究发表在mbio杂志上。

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