研究人员早已了解一种名为Comamonadaceae的环境细菌家族在塑料垃圾丰富的城市河流和废水系统中茁壮成长。但是，这些细菌到底如何处理塑料的问题一直不清楚，直到现在。由西北大学领导的一项最新研究揭示了一种康马诺菌如何分解塑料以用作食物的过程。细菌与塑料垃圾的问题
研究人员发现，细菌首先将塑料咀嚼成称为纳米塑料的小块。然后，它们分泌一种特殊的酶，进一步分解塑料。
最终，细菌以塑料中的碳原子为食，利用其作为食物来源。这一发现开启了创造基于细菌的解决方案的新可能性，以应对塑料垃圾日益严重的问题，这种垃圾污染饮用水并对野生动物构成严重威胁。废水细菌分解塑料
研究的主要作者Ludmilla Aristilde是西北大学环境工程的副教授。“我们第一次系统性地证明了一种废水细菌可以利用塑料材料，逐步将其劣化、碎裂、分解，并作为碳源使用，”Aristilde说。
“令人惊奇的是这种细菌可以完成整个过程，我们识别出了负责分解塑料材料的关键酶。这可以被优化和开发以帮助处理环境中的塑料。”拓展早期研究
Aristilde是一位有机物动态与环境过程方面的专家，带领团队进行这项研究，包括共同第一作者Rebecca Wilkes和Nanqing Zhou。几名毕业生和本科生研究人员也为这项工作做出了贡献。
这项新研究建立在Aristilde小组早期工作的基础上，探讨了Comamonas testosteroni如何代谢被分解的植物和塑料中的简单碳。细菌与PET塑料
在这项研究中，团队再次专注于C. testosteroni，其已知在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上生长——这种塑料常见于食品包装和饮料瓶中。PET因难以分解而臭名昭著，是全球塑料污染的主要贡献者之一。
“需要注意的是，PET塑料占全球塑料总使用量的12%，”Aristilde说。“并且占废水中微塑料的50%。”观察细菌降解塑料
为了更好地了解C. testosteroni如何与塑料交互并以其为食，Aristilde的团队使用了多种实验和理论方法。首先，他们将从废水中分离出的细菌在PET膜片和颗粒上培养。利用先进的显微技术，他们观察到了塑料表面的变化。
团队还检查了周围的水，以检测被分解为较小纳米颗粒的塑料。将塑料转化为碳源
“在细菌的存在下，微塑料被分解为微小的纳米塑料颗粒，”Aristilde解释道。“我们发现，这种废水细菌具有天然的能力，可以将塑料降解到单体——那些聚合形成聚合物的小结构单元。这些小单元是细菌可以用来生长的生物可用碳来源。”
更深入地了解该过程
一旦团队确认C. testosteroni确实能够分解塑料，他们更深入地研究了这一过程如何发生。使用’组学’技术测量细菌细胞内的所有酶，他们识别出一种特定的酶在细菌暴露于PET塑料时被表达。田纳西州橡树岭国家实验室的合作者随后准备了缺乏表达这种酶能力的细菌细胞。令人惊讶的是，这些缺乏这种酶的细菌丧失或显著降低了其降解塑料的能力。
研究的广泛意义
虽然这一发现可能会导致新的环境清理技术的出现，Aristilde也强调了这项研究对废水处理过程中塑料变化的宝贵见解。Aristilde指出，废水中储存着大量的微塑料和纳米塑料。“大多数人认为纳米塑料是以纳米塑料形式进入废水处理厂的。但我们显示纳米塑料可以通过微生物活动在废水处理中形成，”Aristilde说。
“这是我们需要注意的，因为我们的社会试图在了解塑料从废水到接受河流和湖泊的全过程中其行为。”团队的发现突显了密切关注塑料在环境系统中的行为和转变的重要性，由此可以获得新的策略以减轻塑料污染。该研究发表在《环境科学与技术》杂志上。