背景圖片來源：tanvi sharma @ Unsplash

塑膠污染愈來愈嚴重。最近刊於 mBio 的研究發現，全球海洋和土壤中的微生物都正在演化出吃塑膠的能力。

該個歐洲研究團隊掃描了從環境中找到的 DNA 樣本中發現的 2 億多個基因，並發現 30,000 種不同的酵素 (enzyme) ，可以降解 10 種不同類型的塑膠。

該研究是首次對細菌的塑膠降解潛力進行大規模全球評估，發現被分析的生物中有四分之一攜帶合適的酵素。團隊又指，發現的酵素數量和類型與不同地點塑膠污染的數量和種型吻合，發現是「提供了塑膠污染對全球微生物生態的可衡量影響證據」。

每年都有數百萬噸塑料被傾倒在環境中，並污染全球多個偏遠地區。減少塑膠使用量，及正確收集、處理塑膠廢物極度重要，但目前許多塑膠很難被降解和回收。

使用酵素可將塑膠快速分解成原材料再造出新產品，從而減少對原生塑膠生產的需求，是次的研究因此提供了許多新的潛在酵素，以了解其工業用途。

有參與研究的瑞典查爾姆斯理工大學生物及生物工程學系副教授 Aleksej Zelezniak 指出，團隊發現了多項證據，支持全球微生物的塑膠降解潛力與環境塑膠污染的測量值有密切關係的說法。他說：「這是環境如何應對我們對其施加壓力的重要證明。」

團隊表示，過去 70 年塑膠產量從每年 200 萬噸激增至 3.8 億噸，這讓微生物有時間演化出處理塑膠的能力。研究首先編譯了一個包含 95 種已知可降解塑膠的微生物酵素數據，這些酵素通常存在於垃圾場和類似有大量塑膠的地方常見細菌中。

海陸都各有逾萬潛在「食膠」酵素

團隊再從全球各地 236 個不同地點採集的環境 DNA 樣本中尋找類似的酵素。重要的是，團隊通過將最初鑑定的酵素與人類腸道中的酵素進行比較，排除了潛在的假陽性，因為已知人類腸道中無任何可降解塑膠的酵素。

團隊在取自 67 個地點與 3 個不同深度的海洋微生物樣本中發現了大約 12,000 種新酵素，並發現更深水位置的降解塑膠酵素水平始終較高，與已知高塑膠污染濃度會存在於較深水位置的事實吻合。

另外，團隊在 38 個國家的 169 個地點和 11 個不同的棲息地取得土壤微生物樣本，當中含有 18,000 種塑膠降解酵素，這是因為陸地含有較多的含鄰苯二甲酸鹽添加劑 (phthalate additives) 塑膠垃圾，而這些樣本中發現了更多的酵素分解該化學物質。

研究又發現，近 60% 新發現的酵素不屬於任何已知的酵素類別，表明這些分子以以前未知的方式降解塑膠。Zelezniak 表示，下一次的研究是在實驗室中測試最有潛力的酶素，並密切研究其特性以及實際塑膠降解率。

2016 年，在日本一個垃圾場中發現了首種吃塑膠的昆蟲，並曾分離出當中的重要酵素 PETase 。2020 年有團隊製造了人工合成版本的 PETase ，令其「食膠」速度比天然版酵素快 6 倍，當時團隊認為有關技術可在 1 至 2 年內推出市場應用。

同在 2020 年，也有公司設計了另一種在堆肥中發現、被稱為葉支堆肥角質酶 (leaf-branch compost cutinase, LCC) 的酵素，並可使用 LCC 在 10 小時內將 90％ PET 塑膠轉化為其原始原料。不過，方法需要於 70℃ 以上高溫下才能使用。

來源：
The Guardian, Bugs across globe are evolving to eat plastic, study finds, 14 December 2021

報告：
Zrimec, J., Kokina, M., Jonasson, S. & et al. (2021). Plastic-Degrading Potential across the Global Microbiome Correlates with Recent Pollution Trends. mBio vol 12, No. 5. doi: 10.1128/mBio.02155-21

文／Alan Chiu