曾在上个世纪被誉为最伟大发明之一的 塑料 ，如今却成了全球环境污染问题的主要“帮凶”。
越来越多的研究表明塑料带来了极大的生态挑战。此前已有证据显示，全球近700种海洋物种、50多种淡水物种，以及广泛的陆地动物都曾吞食过塑料。显然，塑料污染已影响到人类福祉的诸多方面。因此，广泛的干预策略已迫在眉睫。
近日，发表在《Nature》上的一项研究中，科学家们设计出一种强大且极具活性的水解酶，可以在24小时分解PET。该研究为大规模的苯二甲酸乙二醇酯（PET）回收和再利用提供了解决方案。
苯二甲酸乙二醇酯（PET）通常用于矿泉水瓶、饮料瓶、水果等食品的包装等。在我们身边还有一种常见塑料是聚苯乙烯（PS），它通常用于一次性发泡餐具、消费品的包装以及建筑材料的保温材料。与其他塑料一样，PS在自然界中可以持续存在数十年。
PET污染的问题已有望得到解决，那聚苯乙烯呢？
其实，从上世纪50年代开始，科学家们就发现昆虫可以破坏塑料包装，并随后确定了一些昆虫可以以聚苯乙烯（PS）为食。在“大快朵颐”后，它们的肠道微生物组（菌群）会将PS塑料颗粒进一步降解；但目前还缺少对其菌群的分析。
2022年6月9日，发表在 《Microbial Genomics》 上的一项新研究中，来自昆士兰大学的研究团队鉴定出吃泡沫塑料的“超级面包虫”肠道中可以降解PS的特殊微生物。该研究为未来大规模回收聚苯乙烯废物奠定了基础。
这种“超级面包虫”是 大麦虫 （Zophobas morio）的幼虫，在昆虫分类学中属于鞘翅目拟步甲科粉甲属。由于其外形就像是大号的面包虫，因此得名“ 超级面包虫 ”，也叫超级麦皮虫。
在这项新研究中，麸皮组、聚苯乙烯泡沫组和禁食组三组超级面包虫在经过1周的适应期后，接受了为期3周的喂养实验。研究人员随后分析了它们的肠道菌群变化。
所有饮食组的蠕虫都能完成其蛹和成虫的生命周期。喂食PS组的超级面包虫在实验期间保持活跃，但与麸皮饲养的蠕虫相比，体重只略微增加，且移动速度慢，化蛹率较低。
此外，不同饮食组蠕虫的肠道菌群变化与基线相比差异 较 大。
在喂食PS泡沫组的前24-48小时内，研究人员观察到它们的粪便颜色从浅棕色变成了白色颗粒，这表明蠕虫已经开始消耗并排泄PS。
对蠕虫消化道的解剖显示，PS组个体的中肠和后肠被PS颗粒紧密包裹。电子显微镜证实，与原始的PS泡沫相比，蠕虫肠道中的PS颗粒已被部分降解，并显示出附着的微生物细胞。因此，被超级面包虫摄取的PS会穿过其整个胃肠系统，并与肠道微生物相遇。
通过宏基因组分析，麸皮组蠕虫的微生物多样性高于PS组。这表明，饮食塑造了肠道微生物组。超级面包虫虽然可以吃掉聚苯乙烯泡沫，但对于它们而言，这是一种较差的饮食。
研究人员还检测到了几种具有聚苯乙烯和苯乙烯降解能力的编码酶，并确定了具有与聚苯乙烯降解相关基因的微生物 假单胞菌属 （Pseudomonas）、 红球菌属 （Rhodococcus）和 棒状杆菌属 （Corynebacterium ）。
总之，该研究结果首次提供了对超级面包虫肠道微生物组用于降解聚苯乙烯代谢途径的宏基因组学见解，并支持了此前的建议，即这种蠕虫有助于减少聚苯乙烯造成的环境污染。
该研究还证实，虽然超级面包虫可以在聚苯乙烯饲料中存活，但这种饮食对宿主肠道微生物组的多样性和健康产生了相当大的负面影响，因此可能会妨碍它们在缓解聚苯乙烯污染中发挥的作用。对此， 研究人员建议饮食多样化，例如用食物垃圾补充泡沫塑料，可以帮助平衡聚苯乙烯饲料中的饮食缺陷，以改善肠道菌群，从而保障宿主健康。
该团队表示，他们的目标是在实验室中培养这些能降解聚苯乙烯的微生物，并进一步测试其降解途径中所涉及的酶。在随后的研究中，他们将探索如何将这一过程升级到大规模垃圾回收所需的水平。
论文链接：
https://doi.org/10.1099/mgen.0.000842
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