我们每年生产超过3亿吨塑料,用于从包装到服装的各种产品。当您希望产品能够持久时,它们的弹性非常好。但是,一旦被丢弃,塑料就会在环境中徘徊,乱扔垃圾的街道,田野和海洋。我们对塑料的依赖已经破坏了我们星球的每个角落。但是现在我们可以帮助清理细菌形式的混乱,这些细菌已经被发现在回收中心的污泥中慢慢地甩掉废弃的瓶子。
塑料是聚合物,由重复(单体)结构单元制成的细长分子。它们相互交叉以构建耐用,可延展的网状物。大多数塑料都是由碳基单体制成,因此理论上它们是微生物食品的良好来源。
但与天然聚合物(如植物中的纤维素)不同,塑料通常不可生物降解。细菌和真菌与天然材料共同进化,同时提出新的生化方法来利用死物质的资源。但塑料只存在了大约70年。因此,微生物根本没有太多时间来发展必要的生化工具套件以锁定塑料纤维,将它们分解成组成部分,然后利用所产生的化学物质作为它们生长所需的能量和碳源。
酶创新
现在,京都大学的一个团队通过在成堆的废物中翻找,发现了一种塑料咀嚼微生物。在搜索了250个样本五年后,他们分离出一种可以生活在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的细菌,这是一种用于瓶子和衣服的普通塑料。他们将新种细菌Ideonella sakaiensis命名为。你可能会认为这是一个古老故事的重演,因为吃塑料的微生物已被吹捧为地球的救星。但这里有几个重要的区别。首先,以前的报告是难以培养的真菌,在这种情况下,微生物很容易生长。研究人员或多或少地将PET放在温热的罐子里,细菌培养物和其他一些营养成分,几周后所有的塑料都消失了。
其次 - 真正的创新 - 团队已经确定了Ideonella sakaiensis用于分解PET 的酶。所有生物都含有用于加速必要化学反应的酶。一些酶有助于消化我们的食物,将其拆解成有用的构建块。没有必要的酶,身体就无法获得某些食物来源。
例如,乳糖不耐症的人没有分解乳制品中发现的乳糖的酶。没有人可以消化纤维素,而一些微生物可以消化纤维素。Ideonella sakaiensis似乎已经进化出一种有效的酶,细菌在富含PET的环境中产生。
京都研究人员在细菌DNA中发现了负责PET消化酶的基因。然后他们能够制造更多的酶,然后证明PET可以仅用酶分解。
首先真正的回收
这开辟了塑料回收和净化的全新方法。目前,大多数塑料瓶都没有真正回收利用。相反,它们被熔化并重新形成其他硬塑料产品。包装公司通常更喜欢新鲜制造的“原始”塑料,这些塑料是由通常来自油的化学原料制成的。
PET消化酶提供了一种真正回收塑料的方法。它们可以添加到废物桶中,将所有瓶子或其他塑料物品分解成易于处理的化学物质。然后可以将它们用于制造新鲜塑料,从而形成真正的回收系统。
制造的酶已经被广泛用于各种日常用品。生物洗衣粉含有消化脂肪污渍的酶。用于硬化奶酪的被称为凝乳酶的酶一旦来自小牛的肠,但现在使用基因工程细菌制造。也许我们现在可以使用类似的制造方法来清理我们的混乱。