研究人员对一种海洋微生物进行了基因改造，使其能够分解海水中的塑料。具体来说，这种经过改造的生物可以分解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，这种塑料被用于从水瓶到衣服的各种塑料中，是海洋微塑料污染的重要来源。
“这是令人兴奋的，因为我们需要解决海洋环境中的塑料污染问题，”内森·克鲁克(Nathan Crook)说，他是这项工作的通讯作者，也是北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授。
“一种选择是把塑料从水中捞出来，扔进垃圾填埋场，但这也带来了挑战。如果我们能把这些塑料分解成可重复使用的产品，那就更好了。要做到这一点，你需要一种廉价的方法来分解塑料。我们在这里的工作是朝着这个方向迈出的一大步。”
为了应对这一挑战，研究人员对两种细菌进行了研究。第一种细菌，氮源弧菌，在海水中繁殖旺盛，而且非常引人注目——部分原因是它繁殖得非常快。第二种细菌是酒井Ideonella sakaiensis，它之所以引人注目，是因为它产生的酶可以分解PET并吃掉它。
研究人员从sakaiensis身上提取了负责产生分解塑料的酶的DNA，并将该基因序列整合到质粒中。质粒是可以在细胞内复制的基因序列，独立于细胞自身的染色体。换句话说，你可以将一个质粒潜入一个外来细胞，这个细胞会执行质粒DNA中的指令。这正是研究人员在这里所做的。
通过将含有sakaiensis基因的质粒引入到V. natriegens细菌中，研究人员能够使V. natriegens在其细胞表面产生所需的酶。研究人员随后证明，V. natrigens能够在室温下的盐水环境中分解PET。
克鲁克说:“这在科学上是令人兴奋的，因为这是第一次有人报道成功地让营养弧菌在细胞表面表达外来酶。”
“从实用的角度来看，这也是我们所知道的第一个能够在盐水中分解PET微塑料的基因工程生物，”该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的博士生李天宇说。“这很重要，因为在开始任何与分解塑料有关的过程之前，从海洋中清除塑料并冲洗掉高浓度盐在经济上是不可行的。”
克鲁克说:“尽管这是重要的第一步，但仍有三个重大障碍。”“首先，我们想把sakaiensis的DNA直接整合到V. natriegens的基因组中，这将使塑料降解酶的生产成为转基因生物更稳定的特征。其次，我们需要进一步修改V.营养物，使其能够以分解PET时产生的副产品为食。最后，我们需要修改V.营养源，以从pet中生产出理想的最终产品，比如一种对化学工业有用的原料分子。”
“老实说，第三个挑战是三个挑战中最简单的，”克鲁克说。“在盐水中分解PET是最具挑战性的部分。
克鲁克说:“我们也愿意与行业团体进行讨论，以了解更多关于哪些分子对我们来说是最理想的，以使我们能够生产V.营养源。”“考虑到我们可以诱导细菌产生的分子范围，以及潜在的巨大生产规模，哪些分子可以为工业提供市场?”
这篇题为《利用工程弧菌在盐水条件下分解PET微塑料》的论文发表在《美国生物化学学会杂志》上。
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