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北航教授多年实验证明虫子能吃塑料【其实是细菌

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更新:07-10     编辑:     来源:    
  • 虫子吃塑料:一袋小米带来的科学突破

    近日,北京航天航空大学化学学院教授杨军的一次科普演讲引起了社会各界的关注。原来,这位科学家在偶然间将虫子与塑料挂上了钩。

    塑料能被虫子“吃掉”?这是否意味着,困扰人类的“白色污染”寻找到了终极解决途径?这样的期待,让杨军的演讲迅速成为大众热议话题。

    偶然的科学发现

    2004年春节,杨军从家中橱柜里拿出一袋小米准备煮粥时,发现装米的塑料袋上有许多孔洞,还有虫子和飞蛾爬出。

    米坏了,不能吃,赶紧处理扔掉,这是许多人看到上述情景时的自然反应,人们很难将它与科学研究联系起来。不过,这一幕却对博士毕业于清华环境工程专业、环境生物技术方向的杨军,有了不一样的启发。虫子咬过,塑料去了哪?如果被虫子吃掉了,塑料能否被虫子消化?

    杨军初步推测,塑料可能被虫子吃掉了,但能否被虫子消化吸收,并转化成能量或身体组织就不得而知了。

    “如果这个问题能被证实,就意味着塑料能被降解,这将是一项革命性的发现。”春节过后,杨军就带着硕士研究生秦小燕着手开始研究。

    通过各种渠道,他买到了“米虫”,即蜡虫。通过解剖将其内含物取出,接种于仅仅铺有聚乙烯薄膜的无碳培养基中。

    “碳是维持生命的主要元素,不给蜡虫葡萄糖、淀粉等碳源,只给含有聚乙烯的薄膜,蜡虫要么依靠薄膜进行繁殖代谢,要么因没有能量来源而死掉。”杨军告诉《中国科学报》记者。

    实验进行到第28天,杨军和秦小燕通过电镜观察发现,蜡虫肠道的内含物侵蚀并穿透了塑料薄膜,这意味着蜡虫的肠道微生物降解了塑料。

    虫子活下来了

    实验蜡虫肠道的内含物会分泌出很多的菌株,不过在之前的研究中并未将其细化。

    为学习基础研究的方法,杨军前往牛津大学做了一年访问学者。回国后,他开始展开系统深入地研究,提取内含物中的“纯菌”进行实验。

    杨军将蜡虫肠道内含物,与含有聚乙烯的薄膜放一起进行富集培养。以聚乙烯为唯一碳源,60天富集培育分离出8种纯菌株,并最终通过抗拉强度试验选择了两种降解能力最强的菌种:阿氏肠杆菌和芽孢杆菌。

    实验证明,这两种菌株的确靠塑料薄膜“活了下来”。它们在含聚乙烯的薄膜上稳定增长,并具有较强的活性,可以腐蚀掉聚乙烯膜的表面。“把聚乙烯这种长链的C-C单键氧化断裂成为一个亲水的碳氧双键的羰基,这就是降解的初步机制。”杨军解释道。

    他推测,如果黄粉虫的培养时间延长至60天,阿氏肠杆菌和芽孢杆菌可以分别使聚乙烯减重6%和11%,聚乙烯的分子量可以降低6%和13%。“这表明黄粉虫的降解效率是很高的。”

    随后,杨军又做了黄粉虫降解聚苯乙烯实验。他培养了1500条黄粉虫,将他们平均分成三组,进行为期30天的实验。一组仅仅喂食聚苯乙烯的泡沫塑料,另两组作为对照组,食物分别是它们最喜欢的麦麸和无食物。结果发现,分别单独喂食泡沫塑料和麦麸的两组存活率没有显著差异。

    为测量聚苯乙烯的降解程度,杨军收集了吃了麦麸和泡沫塑料的虫粪,并用GPC(凝胶渗透色谱)证明聚苯乙烯的分子量降低了、热量也降低了。

    “50%的聚苯乙烯被黄粉虫转化为二氧化碳和自身肌体,可以说是‘长肌肉’了。作为生物化学机制的‘金标准’,碳13-同位素标记示踪的实验也更加证实了这个结果,”杨军兴奋地说,实验充分证明了黄粉虫能够降解聚苯乙烯。

    塑料生物降解的新窗口

    杨军表示,塑料本身是一种高分子的惰性材料,难以被生物降解,经过微生物、酶的作用,可大大降低分子量,即使部分尚未被完全降解的塑料进入到自然界,对环境的影响也会减少很多。

    “塑料在自然界中降解需要大约500年,我们找到了一种高效降解微生物来源的新途径,就是从虫子的肠道里面找到可高效降解塑料的细菌、酶,只需24小时甚至更少的时间就能降解塑料,这为解决石油基塑料污染问题打开了一扇窗。”杨军说。

    中国工程院院士、清华大学环境学院钱易教授对此发现也作了评价,杨军团队从虫子吃塑料的自然生活现象出发,证实了昆虫及其肠道微生物可以高效降解聚乙烯和聚苯乙烯。这个发现是革命性的,揭示了细菌能够利用过去被认为不可能生物降解的石油基塑料,这是近年来环境科学领域最大突破之一,为解决全球塑料污染问题打开了一扇新的大门。

    然而,这项突破性的发现,随之引来了人们的担忧。

    北京师范大学环境史博士、北京零废弃运动发起人毛达在接受《中国科学报》记者采访时表示,若是没有进行全面深入的生态环境风险分析,盲目引入某种生物技术,难保不会带来更严重的环境灾难。

    他同时提醒,一项科学发现不等于找到解决塑料污染的方案,并表示利用微生物技术降解塑料并不能从源头上解决塑料污染和能源消耗问题。

    杨军也表示,实验研究中所用的塑料均为最难降解的石油基塑料。此外,想要真正造福人类,需要通过产业化,使微生物和酶得到高效利用。目前他也正在寻求与企业合作,试图开发一种降解可控的新型材料。



    网友评论:
    以后是塑料回收分类再降解了?
    想起fmp校园篇里面吃石油副产品的细菌那集了

      -
    这以后产业化前途不可限量吧?!
    多样米虫子!
    几年前就有类似报道了

      -
    米虫还能降解白色污染,反观肥宅
    呃 要是到处都有这种菌就比较麻烦了,geotextile就要失效了,加筋土边坡、路堤以后都要完蛋。希望这帮科学家能控制好特定菌种的用途。
    换个思路,以后废旧塑料可以做生物农场了。
    其实原来塑料没法降解就是因为原来没有塑料,就算有细菌突变成能分解塑料作为养分的也不会作为优势而定向保留下来。
    世界上有了塑料后,自然能靠塑料当饭吃会变成优势,于是吃塑料的生物自然也出现了。

    想想塑料才出现了几年,大自然自我调节能力多么恐怖。
    感觉这玩意是潘多拉之盒啊

    分解污染物当然是好的,但是一旦扩散,把正常使用的塑料产品也分解了就好玩了

    木头是可降解材料,没有人担心木制品正常使用下寿命不够长呀。
    成龙演过一部电影里的反派就研究出一种可以分解石油及其制品的细菌打算用来分解全世界绝大部分产油国的石油


    木头制品有一系列的防腐措施应对,但遇到白蚁一样跪啊

    按照这个报道,此细菌分解效率极高的,不做专门应对的肯定扛不住
    要是变异了,能分解全部石油产品,水球裸猿文明直接挂掉都可能



    同样的,知道了哪些对塑料有危害知道怎么防范后,正常使用的塑料制品同样会有防腐措施的呀。

    肥宅可以批量制造农家肥
    月光蝶了

    做了防腐分解不掉岂不是又污染了?

    塑料制品乱丢才会造成污染,黄金同样性质稳定不会被自然分解,怎么没人乱丢金条导致污染的?

    邻家特工,男反派倒了一滴细菌,把女反派的鞋都吃了

    很正常,想想分解纤维素的细菌出现之前地球差点冰封
    生物自有他的生存之道

    记得在知乎看了一个答案,说木头诞生4000W年后,才有降解木头的细菌出现……
    我感到有人想伤害我柜子里的老婆

      -

    木头做了防腐你就不怕污染了?

    In the Age of Ancients the world was unformed, shrouded by fog. A land of gray crags, Archtrees and Everlasting Dragons.
    这意思是说虫子比肥宅有用么

    木头的防腐措施不是永久的呀。
    继续研究发展下去,塑料分可降解塑料和不可降解的。然后垃圾场定期喷洒分解菌,堤岸边坡定期做密封塑性材料喷洒维护。大家都好

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