邱園皇家植物園的研究人員及其合作伙伴在《危險材料雜志》上發表的一項新研究在中國江蘇沿海鹽沼中發現了塑料降解真菌和細菌的多種微生物組。

國際科學家團隊統計了總共184種真菌和55種細菌菌株，能夠分解聚己內酯(PCL)，這是一種常用于生產各種聚氨酯的可生物降解聚酯。其中，Jonesia屬和鏈霉菌屬內的細菌菌株有可能進一步降解其他石油基聚合物 - 天然或合成的分子鏈結合在一起。

這些降解塑料的微生物于2021年<>月在中國東部的大豐采集到，大豐是靠近黃海沿岸的聯合國教科文組織保護地點。抽樣證實了陸地塑料圈的存在，這個術語對陸地生態學來說相對較新，因為過去的研究主要集中在海洋環境上。進一步發現沿海塑料碎片的這種“人造生態位”的微生物組與周圍的土壤不同。

(資料圖)

科學家們越來越多地關注真菌和細菌等微生物，以幫助應對現代一些最緊迫的挑戰，包括塑料污染的上升趨勢。根據聯合國環境規劃署 (UNEP) 的數據，自 400 年代以來，每年產生 1970 億噸塑料廢物，塑料污染水平急劇上升。然而，研究人員希望這個問題的答案可以在塑料層中找到。

過去的研究已經認識到微生物處理塑料廢物的潛力;由中國和巴基斯坦的研究人員領導的一項2017年研究確定了一種真菌曲霉菌菌株，該菌株正在巴基斯坦伊斯蘭堡的一個垃圾填埋場分解塑料。迄今為止，已經發現436種真菌和細菌可以降解塑料，Kew科學家和合作伙伴認為，他們的最新發現可能會導致開發旨在生物降解塑料廢物的高效酶。

該研究將于2023月5日<>年世界環境日之前進行，其主題是在#BeatPlasticPollution運動下尋找塑料廢物危機的解決方案。

RBG Kew真菌多樣性和系統學高級研究負責人Irina Druzhinina博士說：“微生物學家都有責任找到塑料廢物生態友好處理的解決方案，因為細菌和真菌將是第一個學習如何處理這種新材料的生物。我們毫不懷疑微生物會找到有效降解塑料的方法，但如果我們讓自然順其自然，這可能需要數千年的時間。這就是為什么我們的任務是利用我們已經擁有的微生物生物學知識，加速和指導微生物及其個體基因的進化，以完成這項工作。

由于其壽命長和疏水表面，水生生態系統中的塑料為真菌和細菌創造了一種“微生物礁石”。在某些可生物降解塑料的情況下，它們可以為微生物提供碳源來代謝 - 食物來源。在大豐，研究人員從七種不同類型的石油基聚合物中收集了50個塑料廢物樣本：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，發泡聚苯乙烯(EPS)，聚乙烯(PE)，聚氨酯(PU)，聚酰胺(PA)，聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)。

在這些樣本中，研究人員確定了14屬真菌，包括植物病原體Fusarium和Neocosmospora。植物致病真菌從植物中獲取營養，但這樣做的方式會傷害宿主。該研究的結果表明，這些真菌可能比腐生真菌(以死亡的植物和動物遺骸為食的真菌)更擅長降解PCL塑料和其他合成聚合物。

Druzhinina博士補充說：“大豐鹽沼的生態位正是我們選擇調查那里塑料廢物中存在的微生物群落的原因，到目前為止，我們的發現已被證明既令人興奮又充滿希望。

在野外，真菌在分解有機物并將其通過碳循環方面發揮著關鍵作用。數百萬年來，分解許多復雜和天然存在的聚合物(如纖維素)的能力已經發展。事實上，真菌分泌的酶在分解復雜的有機化合物(包括碳水化合物和蛋白質)方面非常有效。

除了大豐的真菌外，研究小組還確認了兩個細菌屬，鏈霉菌和最近發現的Jonesia屬，是塑料降解的有希望的候選者。特別是，青海菌株在55種采樣細菌菌株中占主導地位。

中國南京農業大學碩士生李雪松說：“有機會參與一個具有潛在影響力解決方案的項目，以應對全球不斷上升的塑料污染水平，這是一個立竿見影的吸引力，特別是因為這是我的第一個研究項目。最初有人擔心我們可能無法從單個抽樣中收集足夠的數據，但到目前為止的結果是壓倒性的，我們不得不克制自己，不要隔離越來越多的文化來研究它們的特征。盡管細菌在這方面被證明非常活躍，但我個人更喜歡與真菌合作，因為這些生物具有巨大的應用潛力，遠遠超出了塑料的降解。

盡管該領域取得了許多令人興奮的進展，但該研究的作者警告說，我們對塑料相關微生物的理解仍處于起步階段。關于這些生態位的許多問題仍未得到解答，該研究的作者在精確識別分析的菌株到物種水平方面面臨一些限制。

中國深圳中山大學的蔡峰博士說：“最讓我印象深刻的是微生物多樣性的絕對力量，特別是當你考慮到檢測它們是多么具有挑戰性時;它們體積微觀，性質神秘，外觀簡單。然而，當我們改變視角并通過生化鏡頭觀察它們時，我們就會接觸到等待我們探索的豐富復雜性。意識到我們幾乎沒有觸及表面，并且已經為未來技術發現了大量潛在的有前途的資源，這確實令人振奮。這種認識讓我充滿了難以置信的滿足感，因為我知道還有許多發現有待實現，我們的工作可能會在該領域取得重大進展。

RBG Kew是世界上歷史最悠久，最大的真菌之一，擁有超過1萬個標本，但真菌王國仍然是自然界最大的謎團之一。估計各不相同，但在迄今為止描述的超過25，144種物種之外，可能還有數百萬種物種尚未被發現，科學家們肯定其中有新的食物，藥物和其他有益化合物的來源。

標簽：