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塑料原料

有一种细菌能将塑料当美味吃掉

发布于:2018/5/14 20:32:39

关键词:PET,塑料瓶
简    介:今天我们随手一扔的塑料瓶,即便数百年之后仍会屹立于大地之上。继续堆积的塑料已然造成极其严峻的感染问题,对生态造成的破坏触目惊心,列如海洋中的不少生物正因它们的存在而面临死亡威胁。  近年来,科学家发现...

  今天我们随手一扔的塑料瓶,即便数百年之后仍会屹立于大地之上。继续堆积的塑料已然造成极其严峻的感染问题,对生态造成的破坏触目惊心,列如海洋中的不少生物正因它们的存在而面临死亡威胁。

  近年来,科学家发现了能真正以塑料为食的菌株,通过使用蛋白质工程跟蛋白质进化等方式,继续对这些菌株进行改进以提升它们的运作效率。

  塑料是一种复杂且不溶于水的聚合物,有着很长的重复的分子链。这些长分子链的强度使塑料成为一种非常耐用的材料,需要很长的时间才能被自然降解。要是能够将它们分解成更小的可溶性化学单元,那么就能够通过收集跟回收这些基础单元在闭环系统中形成新的塑料。

  2016年,日本科学家测试了来自塑料瓶回收厂的不一样细菌,发现Ideonella sakaiensis 201-F6能够消化使用于制造一次性饮料瓶的塑料——PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。这种细菌能分泌一种被称为PETase的酶,而这种酶能断开PET中的特定化学键(酯类),留下的那些较小的分子会被细菌吸收,并将分子中的碳作为食物来源。

  尽管我们也明白之前还有别的的细菌酶也能够缓慢地消化PET,但新的酶显然似乎是专门为这项工作而生的。它能更快更有效地对塑料进行分解,拥有使用于生物循环的潜能。

  所以,好几个研究团队向来试图通过研究PETase的结构来了解它的工作原理。在过去一年中,来自我国、韩国、英国,美国跟巴西的团队都发布了高分辨率下酶的结构及相关机制分析的论文。这些论文显示,执行化学消化的那部分PETase蛋白会跟PET的表面结合,并在30℃时运作,使其能在生物反应器中回收利用。尽管如此,在生物反应器中运用细菌酶对塑料进行分解再回收利用的想法,仍是一件知易行难的事。塑料的物理特性让它们并不容易跟酶发生相互作用。

  使用于制作饮料瓶的PET拥有一种半结晶结构,所以塑料分子十分紧密地堆积在一起,让酶难以接触。最新的研究表明,改进过的酶很可能拥有十分强的功效,由于参跟反应的那部分分子拥有很强的接触能力,可以直击即使是被遮蔽起来的PET分子。

  想要通过人为方式改造酶以 让其拥有高于自然状态时所拥有的工作效率,其实是件不太平常的事。兴许这一研究成果反映的一个事实——为了生存,细菌在近日进化出了用PETase对付人造塑料的本领。兴许科学家能够通过工程优化PETase的形式来超越自然进化。但这也存在一个令人忧心的问题:虽然生物反应器中运用的任何改良过的细菌都可能受到高度控制,但它进化成能够降解跟消耗塑料的这一能力兴许意味着——我们如此依赖的塑料兴许并没有我们想象中的那么耐用。

  要是自然界存在越来越多的能够吃塑料的细菌,那么那些原本设计来持续多年的塑料产品或建筑结构就将受到威胁。到那时,为了阻止塑料产品被饥饿的微生物感染,塑料行业将面临严重挑战。