從塑料袋到塑料玩具，塑料的用途廣泛且成本低廉，幫助建立了現代社會。我們使用的塑料制品數量驚人，但它們也很難分解，最終會以垃圾的形式進入土壤生态系統和海洋生态系統，有的塑料垃圾還會被碎片化，進入全球大氣循環。塑料污染是一個日益加劇的全球危機，對環境、野生生物和人類健康造成深遠的負面作用。
盡管塑料對大多數生物體有毒，但它卻是某些類型細菌和真菌的食物。這些細菌和真菌存在于土壤、海洋中，它們利用專門的酶來分解不同類型的塑料。以塑料制品中常見的 PET（聚對苯二甲酸乙二醇醋）爲例，PET 是一種熱塑性塑料，具有良好的透明度、韌性和耐高溫性能，這使得它成爲包裝行業中最常見的材料之一。
PET 的降解産物有兩種——對苯二甲酸和乙二醇，這兩種單體性質不同。而土壤和水體中都有兩種惡臭假單胞菌菌株，其中一種菌株恰恰就特别喜歡吃對苯二甲酸，另一種則特别喜歡吃乙二醇，當它倆在一起時，它們也隻吃掉各自喜歡的成分，卻不會去影響對方的飲食習慣。不幸的是，它們胃口很刁，隻喜歡吃已經被紫外線或化學物質損壞的 PET，對于完整的 PET 不屑一顧；而且它們的進食效率也很低，需要數周乃至數月的時間才能完成這一工作，而且隻能處理少量 PET。
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美國麻省理工學院的詹姆斯 · 傑伊 · 柯林斯（James J. Collins）教授和美國伊利諾伊大學厄巴納 - 香槟分校的盧婷（Ting Lu）教授，用基因工程修改了這兩種惡臭假單胞菌菌株的遺傳物質，通過插入或删除某些基因片段，加快它們咀嚼塑料的能力，或者添加某種酶，讓被它們分解的 PET 轉化爲可生物降解的有用的材料。
他們發現，被基因工程改造過的兩種惡臭假單胞菌菌株聯合起來工作後，它倆處理 PET 的效率比單一菌株單獨處理時，工作效率提高了。不僅如此，它倆還能将塑料垃圾變廢爲寶，轉化後生成的材料可用于絕緣體、泡沫、塗料、粘合劑、尼龍的生産。這樣，将細菌進行基因工程的改造，可以正面解決塑料垃圾泛濫的難題。相關研究成果以《塑料升級再造的工程微生物分工（Engineering microbial division of labor for plastic upcycling）》爲題近日發表在《自然—通訊》上。
其實，将塑料垃圾變廢爲寶的想法并不新鮮，在過去，科學家有過許多嘗試，而改造環境中的微生物則提供了一條新的、更清潔、更有效的途徑。與此同時，本研究涉及的概念和策略也可應用于處理其他類型的塑料垃圾上，幫助我們避免将地球變成塑料制品的垃圾場。
參考文獻
[ 1 ] https://doi.org/10.1038/s41467-023-40777-x
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本文爲科普中國 - 星空計劃作品
出品｜中國科協科普部
監制｜中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司
作者丨曾心月 科普創作者
審核丨劉路 華東師範大學化學與分子工程學院教授、博士生導師
責編丨鍾豔平 祁媛（實習生）
