雖然以前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有能夠進(jìn)行生物降解的生物，但是其生物降解速率很低，難以規(guī)模化、工業(yè)化。近日，研究人員發(fā)現(xiàn)，有一種毛毛蟲能夠高效地生物降解塑料垃圾，有望于徹底地解決塑料污染。

圖 | 培養(yǎng)皿中的蠟蟲標(biāo)

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一種常被用作魚餌的毛毛蟲能夠生物降解聚乙烯。聚乙烯是最堅(jiān)韌和最常用的塑料之一，它們經(jīng)常以塑料購物袋的形式被丟棄在垃圾填埋場中。

這種毛毛蟲又稱“蠟蟲”，是常見昆蟲蠟螟或者大蠟螟的幼蟲。在歐洲，它們是損害蜂箱的罪魁禍?zhǔn)?；在野外，蠟蟲通常是蜂群的寄生蟲。大蠟螟在蜂巢中產(chǎn)卵，孵化出的幼蟲又以蜂蠟為食，因?yàn)榈妹麨椤跋炏x”。

西班牙坎塔布里亞生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)研究所的Federica Bertocchini是一名科學(xué)家，也是一名業(yè)余的養(yǎng)蜂愛好者。有一次，他將蜂窩中的寄生蟲（蠟蟲）移除，然后將其暫時(shí)保存在一種常見的塑料購物袋中，結(jié)果，他發(fā)現(xiàn)塑料袋出現(xiàn)了很多孔。

Bertocchini與劍橋大學(xué)的生物化學(xué)系的Paolo Bombelli和Christopher Howe合作，進(jìn)行了一項(xiàng)同步實(shí)驗(yàn)。劍橋大學(xué)的兩名研究人員將約100只蠟蟲放入一個(gè)塑料袋（來自英國超市）中，大約在40分鐘后，塑料袋上開始出現(xiàn)孔；12小時(shí)后，塑料袋的質(zhì)量較少了92毫克。

這幾位科學(xué)家說，與最近的其他發(fā)現(xiàn)相比，這種毛毛蟲的降解速率非?？?/strong>。例如，去年有媒體報(bào)道了一種用于生物降解的細(xì)菌，其降解速率僅能達(dá)到每天0.13毫克。

圖 | 塑料被10只蠟蟲在30分鐘內(nèi)生物降解

Paolo Bombelli說：“如果是一種酶負(fù)責(zé)這個(gè)生物降解的過程，那么應(yīng)該可以利用生物技術(shù)大規(guī)模地生產(chǎn)這種酶，然后集中處理塑料垃圾。這一發(fā)現(xiàn)，對(duì)消除垃圾填埋場和海洋中積累的聚乙烯塑料袋具有重要意義。”Paolo Bombelli是該研究論文的第一作者。

聚乙烯主要用于包裝行業(yè)，目前約占?xì)W洲塑料產(chǎn)品總需求的40％，其中高達(dá)38％的塑料被丟棄在垃圾填埋場中。全世界范圍內(nèi)，人們每年則要使用大約1萬億個(gè)塑料袋。

一般而言，塑料具有很強(qiáng)的抗降解能力，甚至很小塊的塑料也難以在生態(tài)系統(tǒng)中自動(dòng)降解，這給環(huán)境帶來了很大負(fù)擔(dān)。

然而，大自然可能會(huì)提供解決方案。蠟蟲生存所需的蜂蠟包括高度不同的脂質(zhì)化合物：活細(xì)胞的基本分子、脂肪、油脂和一些激素。

盡管蠟蟲生物降解塑料的分子機(jī)理還不清楚，但是，這些研究人員認(rèn)為消化蜂蠟和消化聚乙烯的過程可能相似：破壞相似類型的化學(xué)鍵。

圖 | 蠟蟲生物降解的特寫鏡頭。實(shí)驗(yàn)中使用的聚乙烯塑料購物袋來自英國超市。

該研究的另一位主要作者Bertocchini說：“蜂蠟是一種聚合物，一種‘天然塑料’，有著與聚乙烯相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)?！?/span>

研究人員利用光譜分析，結(jié)果顯示塑料中的化學(xué)鍵斷裂了。分析表明，蠟蟲能將聚乙烯轉(zhuǎn)化成乙二醇，乙二醇是未鍵合的“單體”分子。

為了證實(shí)上述“降解過程”不是因?yàn)槊x咀嚼而造成的，該研究團(tuán)隊(duì)將其中一些蟲子搗碎，并將其涂敷到聚乙烯袋子上，他們得到了相似得結(jié)果。

Bombelli說：“這就證明了這些毛毛蟲不僅僅是單純地咀嚼掉這些塑料袋（而不改變聚合物分子的化學(xué)鍵），實(shí)際上，聚乙烯塑料袋的聚合物鏈已經(jīng)被破壞了?！?/span>

“毛毛蟲產(chǎn)生了某種破壞塑料袋中化學(xué)鍵的物質(zhì)，它可能來自于唾液腺；也可能是腸道中的共生細(xì)菌。我們下一步就是弄清楚反應(yīng)過程中的分子過程，并查明我們是否能夠分離出負(fù)責(zé)降解過程的酶?！?/p>

研究人員表示，如果降解過程的分子機(jī)理被揭曉，工業(yè)規(guī)模的生物技術(shù)將會(huì)成為解決聚乙烯廢物的主要方案。

Bertocchini補(bǔ)充道：“我們正計(jì)劃找出一個(gè)可行的方式，將這一發(fā)現(xiàn)用于消除塑料廢物；我們正積極尋找解決方案以拯救我們的海洋、河流以及一切不可避免受到塑料污染的環(huán)境?！?/span>

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編輯：Steven

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