□文/王偉力

白色污染觸目驚心，圖為黃鸝用塑料薄膜做巢育幼鳥

據(jù)估計(jì)，2019年全球塑料產(chǎn)量約為4億噸，其中聚苯乙烯（PS）約3 300萬噸。PS聚合物的結(jié)構(gòu)極為穩(wěn)定，特別難以被生物降解，再加上經(jīng)常未經(jīng)回收就被隨意丟棄，因此成為環(huán)境中積聚的主要塑料垃圾之一。

而一項(xiàng)最新研究向人們介紹了一種專吃PS的超級蠕蟲，它們會(huì)是人類解決塑料問題的超級終結(jié)者嗎？

很多食腐蠕蟲都愛吃塑料

食腐蠕蟲已經(jīng)在地球上爬行了1億年。從以蛇頸龍骨頭為食的食骨蠕蟲，到如今在后院享用腐爛有機(jī)物的粉虱和蛆，它們的食物隨著時(shí)間的變化也不斷發(fā)生改變。

當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)自己正處于一場塑料污染危機(jī)中時(shí)，科學(xué)家已經(jīng)嘗試用PS泡沫來喂養(yǎng)大麥蟲的幼蟲，即所謂的超級蠕蟲。

據(jù)發(fā)表在《整體環(huán)境科學(xué)》雜志上的研究結(jié)果，這些蠕蟲不僅能夠以這種塑料作為唯一的食物，而且研究人員還發(fā)現(xiàn)是由它們腸道的微生物群降解了PS，并將此高分子材料轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

美國斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程博士生安雅·布蘭登對此評論道：“現(xiàn)在我們看到了很多種能夠吃掉并且降解PS、聚乙烯等塑料的小蟲子，這真的很有趣。很多像超級蠕蟲或粉虱這樣的蟲子，會(huì)隨著時(shí)間的推移轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸庹?，它們?huì)吃掉并分解所發(fā)現(xiàn)的各種材料?！?/p>

高效的塑料分解者

幾年前，北京理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員對粉虱和黃粉蟲的幼蟲進(jìn)行了研究，并報(bào)告說，這些蠕蟲能夠降解和礦化PS，并證實(shí)由腸道細(xì)菌分解了PS。

粉虱

在他們的最新項(xiàng)目中，研究小組想看看超級蠕蟲是否也能消化和分解泡沫塑料，這個(gè)名字來源于它們令人印象深刻的體形和巨大胃口。

大麥蟲的幼蟲長度在3～6厘米，是粉虱幼蟲體長的4倍，這意味著它們有可能是高效的塑料分解者。

事實(shí)也是如此，當(dāng)給超級蠕蟲喂食PS時(shí)，它們的平均食用量是粉虱幼蟲的4倍，約為0.58毫克/天。

在28天的時(shí)間里，研究小組僅使用泡沫塑料作為超級蠕蟲組的食物，而對照組則以普通的麩皮作為食物。為了測試蠕蟲如何消化PS，研究人員分析了蠕蟲產(chǎn)生的蛀屑和排泄物，發(fā)現(xiàn)蠕蟲已經(jīng)將長鏈PS分子降解成低分子量的產(chǎn)物。

研究人員還將這些超級蠕蟲放在兩個(gè)不同的玻璃培養(yǎng)箱中，一組蠕蟲已經(jīng)飼喂過PS塑料，另一組則沒喂過任何東西。培養(yǎng)箱用橡皮塞密封，并充滿了沒有二氧化碳的壓縮空氣。之后，研究人員收集了每個(gè)玻璃培養(yǎng)箱中產(chǎn)生的二氧化碳，并將飼喂過塑料的蠕蟲組產(chǎn)生的二氧化碳總量減去對照組產(chǎn)生的二氧化碳總量。呼吸測量試驗(yàn)表明：這些超級蠕蟲已經(jīng)將攝入36.7%的泡沫塑料轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

超能力來自腸道微生物群

超級蠕蟲降解PS塑料的能力來自其腸道微生物群。研究小組使用抗生素來抑制蠕蟲的腸道微生物群，之后發(fā)現(xiàn)，這會(huì)抑制它們降解塑料的能力。

北京的研究人員在他們的論文中寫道，他們希望此發(fā)現(xiàn)能“為利用粉虱降解聚乙烯或橡膠等材料開辟一條新的途徑”。

大麥蟲可能是高效的塑料分解者

特別是這類研究提示了人們可以從這些蠕蟲的腸道中去尋找某一種酶，這種酶可以降解塑料，并且可以擴(kuò)大規(guī)模并商業(yè)化。

北京研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者楊宇表示，他們正朝著這個(gè)目標(biāo)努力，他在一封寫給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中提到“現(xiàn)在我們正在從超級蠕蟲的腸道中分離出一些細(xì)菌，并測試它們的塑料降解能力”。

西班牙馬德里瑪格麗塔薩拉斯生物研究中心的發(fā)育生物學(xué)家費(fèi)德里卡·貝托奇奇尼也這樣認(rèn)為：“我非常有信心，我們能分離鑒定出相關(guān)酶，并最終開發(fā)出一個(gè)生物試劑盒。”

不怕毒，樂助蝦

由于粉虱和超級蠕蟲的蛋白質(zhì)、脂肪含量高，因此通常作為鳥類和爬行動(dòng)物的寵物食品。2019年12月，布蘭登和她的同事發(fā)現(xiàn)，這些蠕蟲所食用的PS中包括一種常見的有毒阻燃劑六溴環(huán)十二烷（HBCD），但是這些蟲子仍然可以作為其他動(dòng)物的安全食品而出售。

布蘭登等人曾預(yù)想HBCD等化學(xué)物質(zhì)會(huì)在蝦體內(nèi)發(fā)生生物累積，但研究小組發(fā)現(xiàn)：無論是喂食含有HBCD的PS還是飼喂正常飼料，這些粉虱都一樣健康；用這些喂食了HBCD的粉虱去投喂蝦，蝦也同樣保持健康。

然而，這些食腐蠕蟲是否已經(jīng)進(jìn)化并適應(yīng)了進(jìn)食新材料的環(huán)境，或者它們是否會(huì)一直具有消化塑料的能力，仍然是個(gè)謎。

布蘭登說：“可能只是在偶然情況下，這些蟲子獲得了一種可以啟動(dòng)消化塑料這一過程的酶?！?/p>

文章來源：“世界科學(xué)”微信公眾號