“挑戰(zhàn)不可能,蟲子吃塑料”,近日,北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院楊軍教授沒料到自己會因此而“走紅”。
這個故事要從大飛機開始講起。“2017年5月5日,中國自主設(shè)計研發(fā)、國際合作制造的C919大飛機首飛成功,而我發(fā)現(xiàn)‘蟲子吃塑料’正是在2003年11月到2004年7月論證大型飛機項目期間的‘空窗期’?!睏钴娬f。
“2004年春節(jié),好不容易可以休息幾天,我就想著做做飯。”楊軍說,結(jié)果他在櫥柜里發(fā)現(xiàn)一個塑料袋里的小米生了很多蟲,袋子被啃了許多小洞,竟有蛾子飛了出來。
這些小洞尋常得就像砸在牛頓頭上的蘋果,絕大部分人都見過。但畢業(yè)于清華環(huán)境工程專業(yè)的博士楊軍,那時腦中卻閃出了一個想法:蟲子咬破塑料袋后,把塑料吃進(jìn)去了嗎?如果吃進(jìn)去了,消化了嗎?實現(xiàn)塑料降解是科研人員多年來的課題??茖W(xué)研究需要扎實的論證。楊軍開始指導(dǎo)研究生秦小燕做“蠟蟲吃聚乙烯塑料薄膜”的實驗。
“我們通過各種渠道購買和培養(yǎng)了蠟蟲,通過解剖將其腸道內(nèi)含物取出,接種于僅僅鋪有聚乙烯薄膜的無碳培養(yǎng)基上?!睏钴娬f。碳是維持生命的主要元素,如果不給蠟蟲葡萄糖、淀粉等碳源,只給聚乙烯薄膜,蠟蟲要么依靠聚乙烯進(jìn)行代謝繁殖,要么因沒有能量來源而死掉。
實驗進(jìn)行了28天,楊軍和秦小燕通過電鏡觀察聚乙烯薄膜發(fā)現(xiàn),蠟蟲腸道內(nèi)含物侵蝕并穿透了塑料薄膜。這意味著蠟蟲的腸道微生物降解了塑料。
到底是腸道內(nèi)含物里的哪些關(guān)鍵物質(zhì)分解了聚乙烯?楊軍團(tuán)隊繼續(xù)以聚乙烯為唯一碳源,60天富集培育分離出8種純菌株,并最終通過抗拉強度試驗選擇了兩種降解能力最強的菌種:阿氏腸桿菌和芽孢桿菌。
實驗證明,這兩種菌株的確可以靠“吃”塑料薄膜“活下來”。它們在聚乙烯薄膜上穩(wěn)定增長,活性較強,可以侵蝕掉聚乙烯膜表面。通過這些實驗,他們初步搞清了降解機制:將聚乙烯這種長鏈的C—C單鍵氧化斷裂成為一個親水的碳氧雙鍵的羰基。(摘自《科技日報》4.2)