曾在上個世紀被譽為最偉大發(fā)明之一的 塑料 ，如今卻成了全球環(huán)境污染問題的主要“幫兇”。

越來越多的研究表明塑料帶來了極大的生態(tài)挑戰(zhàn)。此前已有證據顯示，全球近700種海洋物種、50多種淡水物種，以及廣泛的陸地動物都曾吞食過塑料。顯然，塑料污染已影響到人類福祉的諸多方面。因此，廣泛的干預策略已迫在眉睫。

近日，發(fā)表在《Nature》上的一項研究中，科學家們設計出一種強大且極具活性的水解酶，可以在24小時分解PET。該研究為大規(guī)模的苯二甲酸乙二醇酯（PET）回收和再利用提供了解決方案。

苯二甲酸乙二醇酯（PET）通常用于礦泉水瓶、飲料瓶、水果等食品的包裝等。在我們身邊還有一種常見塑料是聚苯乙烯（PS），它通常用于一次性發(fā)泡餐具、消費品的包裝以及建筑材料的保溫材料。與其他塑料一樣，PS在自然界中可以持續(xù)存在數十年。

PET污染的問題已有望得到解決，那聚苯乙烯呢？

其實，從上世紀50年代開始，科學家們就發(fā)現(xiàn)昆蟲可以破壞塑料包裝，并隨后確定了一些昆蟲可以以聚苯乙烯（PS）為食。在“大快朵頤”后，它們的腸道微生物組（菌群）會將PS塑料顆粒進一步降解；但目前還缺少對其菌群的分析。

2022年6月9日，發(fā)表在 《Microbial Genomics》 上的一項新研究中，來自昆士蘭大學的研究團隊鑒定出吃泡沫塑料的“超級面包蟲”腸道中可以降解PS的特殊微生物。該研究為未來大規(guī)?；厥站郾揭蚁U物奠定了基礎。

這種“超級面包蟲”是 大麥蟲 （Zophobas morio）的幼蟲，在昆蟲分類學中屬于鞘翅目擬步甲科粉甲屬。由于其外形就像是大號的面包蟲，因此得名“ 超級面包蟲 ”，也叫超級麥皮蟲。

在這項新研究中，麩皮組、聚苯乙烯泡沫組和禁食組三組超級面包蟲在經過1周的適應期后，接受了為期3周的喂養(yǎng)實驗。研究人員隨后分析了它們的腸道菌群變化。

所有飲食組的蠕蟲都能完成其蛹和成蟲的生命周期。喂食PS組的超級面包蟲在實驗期間保持活躍，但與麩皮飼養(yǎng)的蠕蟲相比，體重只略微增加，且移動速度慢，化蛹率較低。

此外，不同飲食組蠕蟲的腸道菌群變化與基線相比差異 較 大。

在喂食PS泡沫組的前24-48小時內，研究人員觀察到它們的糞便顏色從淺棕色變成了白色顆粒，這表明蠕蟲已經開始消耗并排泄PS。

對蠕蟲消化道的解剖顯示，PS組個體的中腸和后腸被PS顆粒緊密包裹。電子顯微鏡證實，與原始的PS泡沫相比，蠕蟲腸道中的PS顆粒已被部分降解，并顯示出附著的微生物細胞。因此，被超級面包蟲攝取的PS會穿過其整個胃腸系統(tǒng)，并與腸道微生物相遇。

通過宏基因組分析，麩皮組蠕蟲的微生物多樣性高于PS組。這表明，飲食塑造了腸道微生物組。超級面包蟲雖然可以吃掉聚苯乙烯泡沫，但對于它們而言，這是一種較差的飲食。

研究人員還檢測到了幾種具有聚苯乙烯和苯乙烯降解能力的編碼酶，并確定了具有與聚苯乙烯降解相關基因的微生物 假單胞菌屬 （Pseudomonas）、 紅球菌屬 （Rhodococcus）和 棒狀桿菌屬 （Corynebacterium ）。

總之，該研究結果首次提供了對超級面包蟲腸道微生物組用于降解聚苯乙烯代謝途徑的宏基因組學見解，并支持了此前的建議，即這種蠕蟲有助于減少聚苯乙烯造成的環(huán)境污染。

該研究還證實，雖然超級面包蟲可以在聚苯乙烯飼料中存活，但這種飲食對宿主腸道微生物組的多樣性和健康產生了相當大的負面影響，因此可能會妨礙它們在緩解聚苯乙烯污染中發(fā)揮的作用。對此， 研究人員建議飲食多樣化，例如用食物垃圾補充泡沫塑料，可以幫助平衡聚苯乙烯飼料中的飲食缺陷，以改善腸道菌群，從而保障宿主健康。

該團隊表示，他們的目標是在實驗室中培養(yǎng)這些能降解聚苯乙烯的微生物，并進一步測試其降解途徑中所涉及的酶。在隨后的研究中，他們將探索如何將這一過程升級到大規(guī)模垃圾回收所需的水平。

論文鏈接：

https:///10.1099/mgen.0.000842