一种选择一组可以转化塑料的红树林细菌的方法已经被开发出来,这可能为全球塑料废物清理工具包提供一种新策略。科学家们评估了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒和海水入侵对红树林土壤微生物群的影响,然后进行了富集培养实验,以选择一套转化PET的微生物。这项研究发表在《生物技术趋势》杂志上。
全球海洋塑料污染正以惊人的速度增长,甚至在远离人类居住地的深海中也发现了塑料碎片。红树林是重要的生物多样性热点,提供一系列生态系统服务,但越来越多地受到包括塑料污染在内的许多压力因素的威胁。
“红树林生态系统暴露在高水平的塑料中,据报道,它们的土壤中含有多种微生物群落,包括塑料活性微生物,”KAUST微生物生态基因组学和生物技术实验室(MEGBLab)的研究科学家Diego Javier jim
nez Avella解释说,他领导了这项研究项目。“所以我们认为这些土壤可能是一个很好的微生物来源,具有分解塑料的潜力。然而,红树林土壤中的微生物多样性和代谢活动在很大程度上仍然未知。”
分析两个细菌群体的集体基因组信息表明,一些细菌物种具有能够分解和转化PET的新型酶。这种新型细菌属Mangrovimarina plasticcivorans是这些联盟中特别重要的成员,因为它携带两个编码合成对苯二甲酸单羟乙酯水解酶的基因,这种酶能够降解PET副产物。
这些结果很重要,因为它们增加了我们对自然界中PET转化的生态学理解,并描述了一种新的细菌属和可能降解PET的酶。这也是研究人员首次证明,来自红树林土壤的细菌联合体可以转化基于化石燃料的可水解塑料。
“工程微生物组有效地转化塑料是微生物学和生物技术领域一个令人兴奋的研究主题,”jimsamnez解释说。“这也是一项艰巨的任务:由于效率低、可扩展性、测试、实施、评估和立法方面的问题,自然海洋生态系统中微塑料的生物修复具有挑战性。”
该团队设计能够加速PET降解的微生物接种剂和/或酶鸡尾酒的方法可以广泛应用于一系列陆地和水生生态系统的微生物接种剂。这反过来又可以识别出更多新的塑料降解微生物或酶。
“这些实验室规模的发现是解决塑料污染的一步,在实际应用之前,还需要进一步的研究和开发,比如优化和可扩展性,”KAUST的首席研究员、MEGBLab的负责人亚历山大·s·罗萨多(Alexandre S. Rosado)指出。
由KAUST科学家领导的研究团队于2021年开始与哥伦比亚,巴西,美国,德国,澳大利亚,英国和沙特阿拉伯的八个机构合作,预计这种方法的广泛使用可以帮助设计高效的微生物联盟,以在实验室和大规模工业环境中进行塑料转化。
研究小组正在继续研究红海红树林中塑料转化微生物群落的选择,以及本研究中发现的新型pet降解酶的酶活性。