塑料污染危机有解?科学家意外制造出加速进食塑料的突变酶

作者 | 发布日期 2018 年 04 月 17 日 20:45 | 分类 环境科学 , 生态保育 , 生物科技
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【Technews科技新报】地球上最严重的环境污染之一塑料垃圾终于有克星了?科学家意外制造出一种比天然降解更有用、专吃 PET(矿泉水瓶材质)塑料的突变酶,未来很有机会成为数百万吨矿泉水瓶的终结者。



塑料最早诞生于 1850 年代的英国,到了 1940 年代,一种塑料形式「聚对苯二甲酸乙二酯」(PET)获得专利,并因为使用过于方便开始大流行,铺天盖地的塑料制品一夕之间占据了人类生活各个角落。在塑料分类中,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)代号是 1 号,常见应用产品也就是矿泉水瓶。

卫报》报导,全球每分钟销售约 100 万个矿泉水瓶,但回收率仅 14%;《CNN》报导,每年有 800 万吨塑料垃圾流进海洋,预估到 2050 年,海洋中塑料废物将和鱼一样多。

科学家表示,当初很少人料到大量塑料垃圾会成为地球上最大的污染源之一,由于难以自然分解,现已在海洋中造成生态浩劫,我们不时听闻又有海龟、海鸟或鲸鱼、海豚死于误食大量塑料的噩耗;焚化塑料垃圾也会造成空气污染,部分塑料如聚氯乙烯(PVC)和聚碳酸酯(Polycarbonates),在某些条件下会发布有害物质或内分泌干扰素,危害生物生育机能。

(Source:DAVID JONES / 普茨茅斯大学

我们设法亡羊补牢,比如改用可生物降解的塑料,但对大自然的伤害并未减少。很偶然地,英国普茨茅斯大学(University of Portsmouth)结构生物学教授 John McGeehan 与美国能源部国家再生能源实验室(NREL)化学工程师 Gregg Beckham,在研究 2016 年于日本废弃物回收中心发现的一种天然水解酶 PETase 时,无意中设计出分解塑料效率更上一层楼的酶突变体。

这种天然酶被发现时正在帮助日本微生物「Ideonella sakaiensis」分解、消化 PET 塑料,研究人员原先只是想着手确定这种酶如何在 PET 出现后跟着进化,因此决定添加一些氨基酸来「调整」其晶体结构,没想到导致酶突变,使其进食塑料的速度变得更快。

值得注意的是,这种突变酶也能降解 PET 的替代品 PEF(一种生质材料,由乙二醇和 2,5-呋喃二甲酸制成),虽然突变酶需要经过几天时间才能开始分解塑料,效率只比天然酶多了约 20%,但研究人员态度乐观,因为他们知道了酶还可以继续优化增强。现在团队正在进一步改善酶的结构,希望它们可在更短时间内分解 PET 塑料。

这项研究发布在《美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》。

(首图来源:DAVID JONES / 朴茨茅斯大学

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