由超级蠕虫微生物群制成的"超级肠道"能吞噬问题塑料

2024年02月09日 15:35 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

现在我们可以利用咀嚼塑料的小蠕虫体内独特的肠道微生物群来成功地大规模分解问题材料。Zophobas atratus蠕虫 - 更准确地说,是暗色甲虫拟步甲的幼虫--在许多国家都是很受欢迎的宠物昆虫零食,它们经常被饲养和出售,作为爬行动物的食物。不过,虽然它们因富含蛋白质的营养价值而被称为超级蠕虫,但它们真正的超能力可能在于其肠道细菌的构成。

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在这项新研究中,新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的研究人员在此前对这些耐寒黄粉虫的微生物组进行研究的基础上,构建了一个可扩展的生物体特殊肠道环境副本,他们认为该副本能够可持续地处理大量普通塑料。

虽然科学家们早就知道蠕虫对塑料的胃口,但与许多生物技术一样,问题在于如何将其应用于现实世界。这种"超级肠道"背后的团队可能已经破解了这一密码。在这个过程中,很少有蠕虫受到伤害。

南洋理工大学副教授曹斌说:"一只蠕虫一生只能够消耗大约几毫克塑料,因此可以想象,如果我们要依靠它们来处理塑料垃圾,需要多少蠕虫。我们的方法将蠕虫从等式中剔除,从而消除了这种需求。我们的重点是增强蠕虫肠道中有用的微生物,并建立一个能有效分解塑料的人工'蠕虫肠道'。"

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祝您好胃口:菜单上有高密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯 新加坡南洋理工大学

研究小组首先给三组蠕虫喂食了三种不同的普通塑料--众所周知难以分解的高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),为期 30 天(幸运的对照组则食用燕麦粥)。

随后,科学家们从啃食塑料的蠕虫内脏中提取了微生物组,并将其放入装有合成营养物质和三种塑料的烧瓶中培养,让它们在六周内发育成人工肠道。

他们发现,与对照组的蠕虫相比,实验室培养的蠕虫肠道中产生了更多的塑料降解细菌,而且每种细菌在处理特定材料时都表现出更高的效率。

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研究人员(左起)Sakcham Bairoliya、曹斌和刘一楠博士

这项研究的第一作者刘一楠博士说:"我们的研究是首次成功尝试从喂食塑料的蠕虫肠道微生物组中培养塑料相关细菌群落。通过将肠道微生物组暴露在特定条件下,我们能够提高人工'蠕虫肠道'中塑料降解细菌的丰度,这表明我们的方法是稳定的,可以大规模复制。"

虽然这只是概念验证,但研究人员认为,在更大范围内培育这种人工"超级肠道"并不存在障碍,而且这种人工"超级肠道"还可以专门用于处理特定材料。他们现在正在研究蠕虫坚韧肠道过程背后的分子生物学,希望能更容易地设计出分解塑料的细菌群落,用于商业用途。

这项研究发表在《国际环境》杂志上。

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