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瑞士研究人員在阿爾卑斯山和北極地區(qū)發(fā)現(xiàn)塑料降解微生物菌株

導(dǎo)讀 尋找、培養(yǎng)和生物工程能夠消化塑料的生物不僅有助于消除污染,而且現(xiàn)在也是一門大生意。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種可以做到這一點的微生物,但是當(dāng)它們

尋找、培養(yǎng)和生物工程能夠消化塑料的生物不僅有助于消除污染,而且現(xiàn)在也是一門大生意。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種可以做到這一點的微生物,但是當(dāng)它們使這成為可能的酶以工業(yè)規(guī)模應(yīng)用時,它們通常只能在30°C以上的溫度下工作。所需的加熱意味著工業(yè)應(yīng)用迄今為止仍然昂貴,并且不是碳中和的。但是這個問題有一個可能的解決方案:找到專門的冷適應(yīng)微生物,其酶在較低的溫度下工作。

瑞士聯(lián)邦研究所WSL的科學(xué)家知道在哪里尋找這種微生物:在他們國家的阿爾卑斯山的高海拔地區(qū),或在極地地區(qū)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《微生物學(xué)前沿》上。

“在這里,我們表明,從高山和北極土壤的'塑料圈'獲得的新型微生物分類群能夠在15°C下分解可生物降解的塑料,”第一作者JoelRüthi博士說,他目前是WSL的客座科學(xué)家。“這些生物可以幫助降低塑料酶回收過程的成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。

Rüthi及其同事對格陵蘭島,斯瓦爾巴群島和瑞士的自由放置或故意埋藏的塑料(在地下保存一年)上生長的19種細(xì)菌菌株和15種真菌進(jìn)行了采樣。斯瓦爾巴群島的大部分塑料垃圾都是在2018年瑞士北極項目期間收集的,學(xué)生們在那里進(jìn)行了實地考察,親眼目睹了氣候變化的影響。來自瑞士的土壤是在格勞賓登州的MuotdaBarbaPeider(2,979米)和ValLavirun山谷的山頂上收集的。

科學(xué)家們讓分離的微生物在黑暗和15°C的實驗室中作為單菌株培養(yǎng)物生長,并使用分子技術(shù)來鑒定它們。結(jié)果表明:放線菌門和變形菌門細(xì)菌屬13屬,子囊菌門和黏膜菌門真菌屬10屬。

令人驚訝的結(jié)果

然后,他們使用一套檢測方法來篩選每種菌株消化不可生物降解聚乙烯(PE)和可生物降解聚酯聚氨酯(PUR)的無菌樣品以及兩種市售的聚己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)的可生物降解混合物的能力。

即使在這些塑料上孵育126天后,沒有一種菌株能夠消化PE。但是19種(56%)菌株,包括11種真菌和15種細(xì)菌,能夠在14°C下消化PUR,而<>種真菌和<>種細(xì)菌能夠消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振(NMR)和基于熒光的測定證實,這些菌株能夠?qū)BAT和PLA聚合物切成更小的分子。

“令我們非常驚訝的是,我們發(fā)現(xiàn)很大一部分測試菌株能夠降解至少一種測試塑料,”Rüthi說。

表現(xiàn)最好的是Neodevriesia和Lachnellula屬中兩種未表征的真菌物種:它們能夠消化除PE以外的所有測試塑料。結(jié)果還表明,對于大多數(shù)菌株,消化塑料的能力取決于培養(yǎng)基,每種菌株對測試的四種培養(yǎng)基的反應(yīng)都不同。

消化植物聚合物能力的副作用

消化塑料的能力是如何進(jìn)化的?由于塑料自1950年代才出現(xiàn),因此降解塑料的能力幾乎肯定不是自然選擇最初針對的特征。

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