中国江苏沿海盐沼中生存着由细菌和可降解塑料的真菌组成的多样化微生物群落。
这些真菌能够分解聚丙烯，这是一种常用于食品包装和其他产品的塑料。
真菌通过分泌酶将塑料分解为较小的分子，从而实现这一过程。
这些真菌的发现有助于开发新的塑料回收方法，减少污染。
多样的微生物群落由细菌和塑料降解真菌组成，生存于中国江苏沿海的盐沼中中国。
该发现来自一个国际科学家团队，他们鉴定出55株细菌菌株和184株真菌菌株，能够分解一种名为聚己内酯（PCL）的可生物降解聚酯，该物质常用于聚氨酯生产。相关信息来自英国皇家植物园（Kew）的新闻稿表示。
“越来越多的科学证据表明，塑料降解的环境潜力有待挖掘，”英国皇家植物园（RBG）Kew真菌多样性与系统学高级研究负责人Irina Druzhinina博士在一封电子邮件中告诉EcoWatch。
“尽管塑料是一种非常新的材料，但我们对可能参与分解这些聚合物的生物活动已具备一定的生化知识。我们观察到，真菌和细菌的基因组编码了有前景的酶，这些酶可能有助于塑料降解。”
在已鉴定的细菌菌株中，属于链霉菌属和Jonesia属的菌株可能具有进一步分解其他石油基聚合物的能力，这些聚合物是由合成或天然分子链结合而成的。
“各领域的微生物学家都认为，有责任寻找生态友好型塑料废弃物处理方案，因为细菌和真菌将是最先学会应对这种新材料的生物。我们毫不怀疑微生物最终会找到有效降解塑料的方法，但如果任由自然自行发展，这可能需要数千年时间。”Druzhinina在新闻稿中表示。“因此，我们的任务是运用我们已掌握的微生物生物学知识，加快并引导微生物及其各自基因的进化，使其能够立即完成这项工作。”
研究，“陆海过渡带中独特的塑料圈微生物群落是推定的石油基聚合物降解菌的储存库，石油基聚合物”一文发表于《危险材料杂志》。
科学家于2021年5月从中国黄海海岸附近、受联合国教科文组织保护的大丰采集了塑料降解微生物样本。研究确认了陆地塑料圈的存在（这是陆地生态学中一个相对较新的术语）。沿海塑料碎片上的微生物群落也与其周围的土壤不同。
“对塑料废弃物上微生物生物膜的最初探索主要集中在海洋环境。在我们的研究中，我们选择考察海陆过渡带（即边界生态系统），因其独特的特征，它在一定程度上让人联想到海洋环境，同时碳和其他营养物质明显更为丰富。深入研究这些高度多样化的微生物群落是一个大胆的决定，但事实证明是值得的，”Druzhinina对EcoWatch表示。
“我们的采样策略刻意避开了污染最严重的沿海地区。相反，我们旨在观察微生物群落在定殖塑料碎片时的自然行为。盐城大丰自然湿地已被列入联合国教科文组织世界遗产名录，成为我们选定的地点。该地区栖息着多种多样的鸟类，包括极为罕见、拥有独特黄色喙的中华凤头燕鸥（Thalasseus bernsteini），以及壮观且濒危的丹顶鹤（Grus japonensis）。”
自20世纪70年代以来，塑料污染问题的严重程度持续加剧。据联合国环境规划署称，每年产生4亿吨塑料废弃物，科学家越来越多地转向细菌、真菌和其他微生物，以帮助应对这一问题。
迄今为止，已发现436种能够分解塑料的细菌和真菌。Kew及其合作伙伴希望，他们的最新发现可能有助于设计高效的酶，以生物方式降解塑料废弃物。
由于水生生态系统中的塑料具有疏水表面且持久存在，它们已形成了供细菌和真菌栖息的“微生物礁”。对于某些可生物降解的塑料，微生物可获得碳源（即食物）。
大丰的研究人员从七类石油基聚合物中采集了50份塑料废弃物样本：聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、发泡聚苯乙烯（EPS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）和聚酰胺（PA）。
科学家鉴定出14个不同属的真菌，其中包括植物病原菌Neocosmospora和Fusarium。植物病原真菌通过以对宿主造成伤害的方式从植物中获取营养。该研究结果表明，与以死亡生物为食的真菌相比，这些真菌可能更擅长分解PCL塑料和其他类型的合成聚合物。
“大丰盐沼的生态位正是我们选择在那里研究塑料废弃物中微生物群落的原因，迄今为止，我们的发现已被证明既令人振奋又充满希望，”Druzhinina在新闻稿中表示。
真菌作为碳循环的一部分，在自然环境中帮助分解有机物。它们经过数百万年的进化，已能够分解纤维素等复杂的天然聚合物。真菌分泌的酶擅长分解蛋白质和碳水化合物等复杂的有机化合物。
研究人员发现，与大丰真菌一同生长的两类细菌有望成为分解塑料的候选者——链霉菌属和Jonesia属，该属为近期发现。Jonesia cf. Quinghaiensis在所采样的55株细菌菌株中尤为占优势。
研究作者表示，尽管目前取得了有希望的发现，但人类对与塑料相关微生物的认识才刚刚起步，仍有许多问题有待解答；并非所有被分析的菌株都能鉴定到种一级。
“最让我印象深刻的是微生物多样性的强大力量，尤其是考虑到检测它们是多么具有挑战性：它们体积微小、性情隐秘、外观简单。然而，当我们转换视角，通过生化视角来观察它们时，便能接触到一个丰富而复杂、等待我们去探索的世界，”中国深圳中山大学的蔡峰博士在新闻稿中表示。“真正令人振奋的是，我们意识到自己才刚刚触及表面，就已经发现了大量可能对未来技术有前景的资源。这一认识让我感到无比满足，因为我知道仍有众多发现等待着我们，而我们的工作有可能推动该领域取得重大进展。”
迄今已描述的真菌界物种超过144,000种，但仍有许多物种尚未被发现，一些科学家认为其数量可达数百万种。科学家的一项共识是，在这些未被发现的物种中，蕴藏着可能造福人类的新药物、食品及其他化合物来源。
“我们以及全球许多其他微生物学家的目标是开发一种高效、低成本且可持续的塑料废弃物回收技术；我们并非旨在消除这种材料。解决塑料废弃物问题的不会是单一微生物，而是一个广泛的技术框架，其中包含多种可根据具体要求和条件进行调整的选择，”Druzhinina对EcoWatch表示。“塑料降解技术的开发遵循一条“黄砖之路”：寻找基因组中编码潜在有前景酶的微生物，运用计算机建模和人工智能改进这些酶，在合适的微生物细胞工厂中生产这些酶，并将其应用于生物技术流程。我们的研究提供了可能的起始基因组文库，这些基因组更有可能具备适合工程改造的基因。尽管前路仍很漫长，我们致力于加快这一进程。”
Druzhinina对EcoWatch表示，目前无法预见能够分解塑料的真菌会被用于分解环境中现存的塑料，例如大太平洋垃圾带中的塑料。
“即使此类微生物经过改造，使用转基因生物（GMO）或有意将非本地生物引入生态系统，在许多国家也引发了监管和安全方面的担忧。很可能会制定严格的法规和指导原则，以确保任何拟议的干预措施都经过严格测试、安全可靠，并符合环境保护标准。大太平洋垃圾带很可能应在受控环境中，基于为此开发的技术进行回收。前路仍然漫长，”Druzhinina表示。
Druzhinina补充说，可以预见，能够分解塑料的真菌可用于分解最终进入垃圾填埋场或被投入回收容器但实际上未被分解和再利用的商业塑料废弃物。
“是的，我们期待开发出能高效回收商用和家用塑料废弃物的技术。遗憾的是，要通过生物方式降解已释放到环境中的塑料碎片，唯一的途径是将其收集起来，并运送至相应的（未来）塑料废弃物处理厂，”Druzhinina对EcoWatch表示。“随着制造新塑料所需石油资源逐渐减少，可能会迫使人们开发从环境中收集并再利用塑料的技术。我们生活在塑料时代，既享有其所有益处，也面临其种种挑战。”
Druzhinina为希望帮助缓解全球塑料问题的个人提供了建议。
“请加入我们，踏上这条“黄砖之路”！投身研究，探索微生物，推动生物多样性保护项目，并学习化学、生物学和数学。有许多事情有待去做：发明可生物降解的塑料替代品，开发用于筛选最佳基因的人工智能技术，并模拟塑料上的酶活性……现代科学各领域的进步将加速技术发展，以应对塑料废弃物问题和其他挑战，”Druzhinina表示。“我也鼓励社会就这一问题展开讨论……幸运的是，寻找塑料降解微生物和基因的探索已成为现代微生物学的前沿，我们为能参与这一事业而深感自豪。”
