每日热点：科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物

寻找、培养和生物工程能够消化塑料的生物体，不仅有助于消除污染，而且现在也是大生意。已经发现了一些能够做到这一点的微生物，但当它们的酶使之成为工业规模的应用时，它们通常只在30℃（86℉）以上的温度下工作。所需的加热意味着工业应用至今仍很昂贵，而且不是碳中性的。

但是这个问题有一个可能的解决方案：找到专业的冷适应微生物，其酶在较低的温度下工作。

【资料图】

来自瑞士联邦研究所的科学家们知道到哪里去寻找这样的微生物：在他们国家的阿尔卑斯山的高海拔地区，或者在极地地区。他们的研究结果发表在《微生物学前沿》杂志上。

第一作者Joel Rüthi博士说："在这里我们表明，从高山和北极土壤的"质层"中获得的新型微生物分类群能够在15°C的温度下分解可生物降解的塑料"，他目前是WSL的客座科学家。"这些生物可能有助于降低塑料的酶促回收过程的成本和环境负担"。

Rüthi及其同事在格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士对生长在自由放置或故意埋藏的塑料（在地下保存一年）上的19种细菌和15种真菌进行了采样。斯瓦尔巴群岛的大部分塑料垃圾是在2018年瑞士北极项目期间收集的，学生们在那里进行实地考察，亲眼目睹了气候变化的影响。瑞士的土壤是在Muot da Barba Peider山顶（2979米）和Val Lavirun山谷中收集的，这两个地方都位于格劳宾登州。

科学家们让分离出的微生物作为单株培养物在实验室中于15°C的黑暗环境下生长，并使用分子技术对其进行鉴定。结果显示，细菌菌株属于放线菌门和变形菌门的13个属，真菌属于子囊菌门和粘菌门的10个属。

令人惊讶的结果

然后，他们使用一套检测方法来筛选每个菌株消化不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯-聚氨酯（PUR）以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）这两种市售可生物降解的混合物的能力。

即使在这些塑料上培养了126天，没有一个菌株能够消化PE。但是19种（56%）菌株，包括11种真菌和8种细菌，能够在15℃下消化PUR，而14种真菌和3种细菌能够消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振（NMR）和基于荧光的检测证实，这些菌株能够将PBAT和PLA的聚合物切成更小的分子。

Rüthi说："让我们非常惊讶的是，我们发现很大一部分被测菌株能够降解至少一种被测塑料。"

表现最好的是Neodevriesia和Lachnellula属的两个未定性真菌物种：它们能够消化除PE以外的所有测试塑料。结果还显示，大多数菌株消化塑料的能力取决于培养基，每个菌株对四种测试的培养基都有不同的反应。

消化植物聚合物的能力的副作用

消化塑料的能力是如何演变的？由于塑料从20世纪50年代起才出现，降解塑料的能力几乎可以肯定不是自然选择最初所针对的特征。

"实验已经证明，微生物可以产生各种聚合物降解酶，参与植物细胞壁的分解。特别是，植物病原真菌经常被报道用于生物降解聚酯，因为它们有能力产生角蛋白酶，而角蛋白酶由于与植物聚合物角蛋白相似而以塑料聚合物为目标，"最后一位作者Beat Frey博士解释说，他是WSL的高级科学家和小组负责人。

由于Rüthi等人只测试了15°C下的消化，他们还不知道成功菌株的酶在哪种最佳温度下工作。

弗雷说："但我们知道，大多数测试的菌株可以在4°C和20°C之间良好生长，最佳温度在15°C左右。下一个巨大的挑战将是确定微生物菌株产生的塑料降解酶，并优化过程以获得大量的蛋白质。此外，可能需要进一步修改酶，以优化蛋白质稳定性等特性"。

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