江苏
塑料在自然系统中会长期存在、难以降解。它们被视为一种重大的环境隐患。科学家希望，可生物降解塑料能够帮助应对海洋和垃圾填埋场中日益堆积如山的塑料废弃物问题。
在目前生产出来的塑料中，超过一半最终要么被送进垃圾填埋场，要么直接进入环境中。但如果不了解不同降解过程的具体机制，就无法准确预测这些材料的寿命，也无法更好地调控它们的降解。
到目前为止，许多关于塑料生物降解的研究都集中于单一微生物个体。而这并不能代表大多数塑料在环境中被分解的真实方式。由单一细菌独自完成整个降解过程非常罕见，因为这需要它承担巨大的代谢负担：既要具备将聚合物解聚的全部酶功能，又要能够把这些化学亚基作为碳源和能量来源加以利用。
如今，在一项新的研究中，一个研究团队揭示了海洋中的不同菌种在一种广泛使用的可生物降解塑料的分解过程中所起的作用。他们还展示了这些微生物如何通过互补性的过程将这种塑料彻底消耗：一种微生物先将塑料切解成组成它的化学成分，其他微生物再分别消耗这些化学成分。
揭示协作机制
过去，已经有一些研究试图捕捉不同的细菌在降解塑料时留下的分子“足迹”，但这种方法虽能够提供参与其中的物种概貌，却无法揭示其具体作用机制。
在新的研究中，研究人员希望弄清，在塑料被完全降解的过程中，不同菌种各自扮演了什么角色。他们选择了一种称为芳香脂肪族共聚酯（PBSeT）的可生物降解塑料作为研究对象。这类塑料可用于购物袋和食品包装，也常被铺设在农田土壤表面，以防止杂草生长并保持土壤水分。
研究人员首先将塑料的样品放置于地中海的不同深度的海水中，让细菌以一层薄薄的生物膜形式生长在这些塑料样品表面。随后，他们将这些样品带回实验室，从样品中分离出尽可能多的菌种。接着，他们将这些分离得到的菌株混合培养，并识别出30种能够继续在塑料上大量生长的细菌。
他们以二氧化碳作为衡量塑料降解程度的一种指标，并分别研究了分离所得的每一种细菌，最终发现其中一种名为海绵假单胞菌（Pseudomonas pachastrellae）的细菌，能够使塑料化合物发生解聚，将其分解为这种塑料的三种化学组成成分：对苯二甲酸、癸二酸和丁二醇。
但是，海绵假单胞菌本身并不能独自消耗全部三种成分。在进一步的测试中，研究人员让其他细菌也分别接触这些化学物质，结果发现，没有任何一种细菌能够独自消耗全部三种成分；不过，他们发现有些菌种能单独消耗其中一种或两种化学成分。
最后，研究人员根据这些细菌在分解能力上的互补性，挑选出了5个菌种。他们证明，这一小型的菌种组合在彻底降解塑料方面，展现出了与那个由30个成员组成的细菌群落相当的能力。
此外，研究人员还发现，这个由5种细菌组成的群落无法矿化另一种不同的塑料，这表明这些菌种可能只能矿化特定类型的塑料。这凸显出一个事实：塑料最终所处环境中的微生物，将决定这种塑料能在环境中存在多久。
更快的塑料降解
研究人员表示，这项研究清晰地阐明了特定菌种在塑料分解中所扮演的重要角色，也表明塑料降解的速度会因少数几个关键因素而出现很大差异。它展示了哪些细菌负责降解，哪些细菌负责矿化；并且进一步展示每一种细菌的功能，说明它们协同在一起时，能够把整个聚合物彻底去除。
这是朝着构建更高效的微生物系统迈出的重要第一步。未来，这类系统或许能够更好地分解塑料，或者将塑料转化为有用的产物。接下来，研究人员将进一步探索：什么样的细菌配对能够更快地消耗塑料，以及酶是如何附着在塑料颗粒表面，从而启动并持续推进降解过程的。
#参考来源：
https://news.mit.edu/2026/ocean-bacteria-break-down-biodegradable-plastic-0316
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c14910
#图片来源：
封面图&首图：TheDigitalArtist / Pixabay
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