Cnbeta 10月30日 15:43
海洋细菌进化出分解塑料的酶
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沙特阿卜杜拉国王科技大学的研究团队在最新全球海洋样本研究中,首次发现大量海洋细菌通过独特酶结构进化,能够分解和消耗塑料。这些普遍携带PETase酶的微生物,其上的“M5基序”是高效分解PET塑料的关键。这一发现为海洋清洁提供了新思路,表明微生物已开始应对人类带来的污染,并有望推动陆地产业在回收再利用和高效降解塑料方面的应用。研究通过人工智能建模、遗传分析和实验室测试证实了完整“M5基序”是判定微生物降解PET的核心标志,并在全球七大洋的广泛样本中发现了这些功能性细菌,尤其在碳元素稀缺区域,分解塑料能极大增强细菌生存力。

🔬 **海洋微生物的塑料降解能力**:KAUST研究团队首次在全球海洋样本中发现,大量海洋细菌已进化出能够分解和消耗塑料的独特酶结构。这些细菌普遍携带PETase酶,其上的“M5基序”是高效分解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的关键。这一发现改变了过去认为塑料难以自然降解的认知,为治理海洋塑料污染提供了新的生物学基础。

💡 **“M5基序”作为核心标志**:研究明确指出,“M5基序”是PETase酶分解PET塑料的决定性结构。其存在与否直接关系到微生物是否具备真正的PET降解能力。通过结合人工智能结构建模、大规模遗传分析及实验室测试,科学家们证实了这一关键标志,并发现携带该基序的海洋细菌在实验中展现出高效的PET分解能力,其相关基因在塑料污染严重海域更为活跃。

🌍 **广泛分布与生存优势**:研究在全球七大洋超过400个样本中发现,近八成海域存在含有M5基序的功能性细菌,分布范围从富含垃圾的表层水到深达两公里的缺乏养分海域。分析表明,在碳元素稀缺的海洋区域,分解塑料这种“人造碳源”能够极大增强细菌的生存力,这解释了为何微生物会进化出这种能力。

🚀 **工业应用潜力**:尽管微生物的自然分解速度远不及塑料污染的速度,但这项发现为陆地产业带来了巨大的应用潜力。不同类型的PETase酶为回收再利用、闭环处理等工业设计提供了天然模型,特别有望助力塑料废物在工厂和家庭实现高效降解。M5基序为酶结构的优化提供了重要线索,预示着将实验室成果推向实际应用的前景。

沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)研究团队在最新全球海洋样本研究中,首次发现大量海洋细菌已通过独特酶结构进化,可分解和消耗塑料。这一发现为未来海洋清洁提供了新思路。

据介绍,这些海洋微生物普遍携带名为PETase的酶,而该酶上的“M5基序”是其高效分解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料的关键。PET塑料广泛用于饮料瓶及纤维制品,过去被认为难以自然分解。研究负责人、海洋生态学家Carlos Duarte表示,“M5基序好比PETase酶的指纹,只要存在这一结构,就具备分解PET塑料的能力。”团队还指出,海洋中碳元素稀缺,使得细菌进化出分解新型人造碳源——塑料的能力。

科学家过去认为,塑料难以被自然降解。直到2016年,日本一处回收厂发现能以塑料为食的细菌后,才发现PETase酶具备将PET分解为基础成分的能力。但此前并不确定海洋微生物是否同样能进化出类似酶。

本次KAUST研究团队结合人工智能结构建模、大规模遗传分析及实验室测试,证实完整“M5基序”是判定微生物真能降解PET的核心标志。携带该基序的海洋细菌在实验中表现出高效分解PET的能力,基因表达检测显示,相关基因在塑料污染严重海域更为活跃。

研究者在全球七大洋超过400个样本中发现,近八成海域中都存在含有M5基序的功能性细菌,从富含垃圾的表层水到深达两公里的缺乏养分海域都有分布。分析显示,在贫乏区域,分解塑料这种“人造碳源”能极大增强细菌生存力。

该团队表示,这些酶的出现,标志着微生物已经开始应对人类带来的海洋污染。但Duarte强调,微生物的自然分解速度远赶不上塑料污染的速度。“等到塑料沉入深海,海洋生物和人类早已遭受污染威胁。”

不过,这项发现也有望推动陆地产业应用。研究人员认为,不同类型的PETase酶为回收再利用、闭环处理等工业设计提供了天然模型,特别能助力塑料废物在工厂和家庭实现高效降解。M5基序为相关酶结构优化提供了重要线索,有望将实验室成果推向现实应用。科学家表示,只要能利用这些关键结构调整,人类或许就能借助深海微生物,找到治理塑料污染的新“盟友”。

编译自/ScitechDaily

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