近年來，塑膠汙染已成為全球環境的一大威脅。然而，來自美國西北大學（Northwestern University）的一項新研究帶來了令人振奮的消息：一種常見於廢水中的細菌——康氏菌屬（Comamonas），能夠將塑膠分解作為食物來源，為清理塑膠廢棄物開闢了新的可能性。
細菌的神秘「食譜」揭曉
科學家早已觀察到康氏菌能在城市河流和廢水系統中的塑膠上生長，但其具體作用一直是個謎。現在，研究團隊發現，這種細菌首先將塑膠「咬」成奈米級的小碎片，然後分泌特殊的酶進一步分解塑膠。最終，細菌利用塑膠中的碳原子環作為食物來源。
該研究發表於《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）期刊。研究領導者盧德米拉·阿里斯提德（Ludmilla Aristilde）表示：「我們首次系統地證明，一種廢水細菌可以從塑膠材料開始，將其劣化、碎片化、分解，並用作碳源。令人驚訝的是，這種細菌能完成整個過程，我們還識別出一種關鍵酶負責分解塑膠材料。這可被優化並利用於清除環境中的塑膠。」
破解塑膠的「鎖」
研究團隊專注於康氏睪固酮菌（Comamonas testosteroni），這種細菌能在常見於食品包裝和飲料瓶的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑膠上生長。PET因不易分解而成為塑膠汙染的主要來源之一，佔全球塑膠使用量的12%，並佔廢水中微塑膠的高達50%。
為了深入了解細菌如何與塑膠互動，研究人員採用了多種理論和實驗方法。他們將從廢水中分離出的細菌培養在PET薄膜和顆粒上，並使用先進的顯微技術觀察塑膠表面的變化。他們還檢測了細菌周圍的水，尋找被分解成納米級小片的塑膠證據。最終，他們在細菌內部找到了一種在接觸PET塑膠時表達的特殊酶。
為了驗證這種酶的作用，他們與田納西州橡樹嶺國家實驗室合作，培養無法表達該酶的細菌細胞。結果顯示，沒有這種酶，細菌分解塑膠的能力明顯降低或消失。
奈米塑膠可通過微生物在廢水處理中形成
環境應用的未來
這一發現不僅為開發基於細菌的工程解決方案清理塑膠廢棄物提供了可能，也有助於人們更好地理解塑膠在廢水中的變化。阿里斯提德指出：「廢水是微塑膠和奈米塑膠的巨大儲庫。大多數人認為奈米塑膠是以奈米的形式進入廢水處理廠的，但我們顯示，奈米塑膠可以通過微生物活動在廢水處理過程中形成。」
她補充說，這項研究有助於社會理解塑膠從廢水到流入河流和湖泊的整個過程中的行為，這對於制定更有效的環境保護策略至關重要。
研究發表於最新一期的《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）期刊。
這項研究為解決全球塑膠汙染問題帶來了新的希望。通過深入了解細菌如何分解塑膠，我們有可能開發出生物技術手段，加速塑膠的降解，減少對環境的負面影響。同時，這也提醒我們需要關注廢水處理過程中塑膠的轉化，從源頭減少塑膠對生態系統的危害。
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首圖來源：Massimino et al, Glass Structures and Engineering 2024 (CC BY 4.0)
參考論文：
Wastewater bacteria can breakdown plastic for foodEnvironmental Science & Technology
