由超級蠕蟲微生物群製成的”超級腸道”能吞噬問題塑料
現在我們可以利用咀嚼塑膠的小蠕蟲體內獨特的腸道微生物群來成功地大規模分解問題材料。Zophobas atratus蠕蟲- 更準確地說,是暗色甲蟲擬步甲的幼蟲–在許多國家都是很受歡迎的寵物昆蟲零食,它們經常被飼養和出售,作為爬行動物的食物。不過,雖然它們因富含蛋白質的營養價值而被稱為超級蠕蟲,但它們真正的超能力可能在於其腸道細菌的組成。
在這項新研究中,新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的研究人員在先前對這些耐寒黃粉蟲的微生物組進行研究的基礎上,構建了一個可擴展的生物體特殊腸道環境副本,他們認為該副本能夠可持續地處理大量普通塑膠。
雖然科學家早就知道蠕蟲對塑膠的胃口,但與許多生物技術一樣,問題在於如何將其應用於現實世界。這種”超級腸道”背後的團隊可能已經破解了這一密碼。在這個過程中,很少有蠕蟲受到傷害。
南洋理工大學副教授曹斌說:「一隻蠕蟲一生只能夠消耗大約幾毫克塑料,因此可以想像,如果我們要依靠它們來處理塑料垃圾,需要多少蠕蟲。我們的方法將蠕蟲從等式中剔除,從而消除了這種需求。我們的重點是增強蠕蟲腸道中有用的微生物,並建立一個能有效分解塑料的人工’蠕蟲腸道’。”
祝您好胃口:菜單上有高密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯新加坡南洋理工大學
研究小組首先餵食了三組蠕蟲三種不同的普通塑膠–眾所周知難以分解的高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),為期30 天(幸運的對照組則食用燕麥粥)。
隨後,科學家從啃食塑膠的蠕蟲內臟中提取了微生物組,並將其放入裝有合成營養物質和三種塑膠的燒瓶中培養,讓它們在六週內發育成人工腸道。
他們發現,與對照組的蠕蟲相比,實驗室培養的蠕蟲腸道中產生了更多的塑膠降解細菌,而且每種細菌在處理特定材料時都表現出更高的效率。
研究人員(左起)Sakcham Bairoliya、曹斌和劉一楠博士
這項研究的第一作者劉一楠博士說:”我們的研究是首次成功嘗試從餵食塑膠的蠕蟲腸道微生物組中培養塑膠相關細菌群落。透過將腸道微生物組暴露在特定條件下,我們能夠提高人工’蠕蟲腸道’中塑膠降解細菌的豐度,這表明我們的方法是穩定的,可以大規模複製。”
雖然這只是概念驗證,但研究人員認為,在更大範圍內培育這種人工”超級腸道”並不存在障礙,而且這種人工”超級腸道”還可以專門用於處理特定材料。他們現在正在研究蠕蟲堅韌腸道過程背後的分子生物學,希望能更容易設計出分解塑膠的細菌群落,用於商業用途。
這項研究發表在《國際環境》雜誌。