海洋中发现能吃塑料的细菌

沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）科学家开展的一项全球大规模研究揭示，这些海洋微生物分布广泛，且在基因层面已具备分解聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的能力——PET是一种坚韧的塑料，常用于饮料瓶、织物等日常用品中。
它们这种非凡的能力源于一种名为PET酶（PETase）的塑料降解酶的独特结构特征。这一特征被称为M5基序（M5 motif），它就像一种分子标记，能表明某种酶是否真正具备分解PET的能力。
“M5基序就像一个‘指纹’，能告诉我们某种PET酶是否可能具有功能，即能否分解PET塑料，”海洋生态学家、该研究共同负责人卡洛斯·杜阿尔特解释道。“它的发现有助于我们理解这些酶是如何从其他降解碳氢化合物的酶进化而来的，”他说，“在碳元素稀缺的海洋中，微生物似乎已对这些酶进行了微调，以利用塑料这种新的人造碳源。”
### 自然界“回收者”的进化之路
数十年来，科学家们一直认为PET几乎不可能自然降解。这种看法在2016年开始改变，当时在日本一家回收工厂发现了一种细菌，它能通过吞噬塑料垃圾生存，这种细菌已进化出PET酶，能够将塑料聚合物分解为其基本构成单元。
但人们此前尚不清楚海洋微生物是否独立进化出了类似的酶。
通过结合人工智能建模、基因筛选和实验室测试，杜阿尔特及其团队证实，M5基序是区分真正具有PET降解功能的酶与无活性“相似酶”的关键。实验中，携带完整M5基序的海洋细菌能高效分解PET样本。基因活性图谱显示，M5-PET酶基因在全球海洋中活性很高，尤其在塑料污染严重的区域。
### 全球分布的“吃塑料”微生物
为了解这些酶的分布范围，研究人员分析了从全球收集的400多个海洋样本。结果显示，近80%的受测水域中都存在含有M5基序的功能性PET酶，这些水域既包括布满漂浮垃圾的表层环流区域，也包括近两千米深、营养匮乏的深海区域。
研究共同负责人、资深生物信息学研究员因提哈布·阿拉姆指出，在深海中，这种分解塑料的能力可能为微生物带来重要优势。能够“享用”这种人造碳源或许能让它们在生存竞争中占据关键先机。
这一发现揭示了一种日益明显的进化反应：微生物正在全球范围内适应人类造成的污染。
尽管这种适应性体现了自然界的恢复力，但杜阿尔特提醒人们不要过于乐观。“当塑料到达深海时，其对海洋生物和人类消费者的危害早已造成，”他警告说，微生物分解过程过于缓慢，无法抵消每年大量涌入海洋的塑料垃圾。
### 将发现转化为实际应用方案
不过在陆地上，这一发现有望加速可持续回收技术的发展。“深海中自然进化出的多种PET降解酶为实验室优化提供了模型，未来有望通过优化这些酶，在处理厂甚至家庭中高效降解塑料，”杜阿尔特说。
M5基序的发现为设计更快、更高效的酶提供了路线图。它揭示了在真实环境条件下（而非仅在试管中）起作用的结构特征。如果科学家能复制并增强这些自然机制，人类对抗塑料污染的战斗或许能在地球上一个最意想不到的地方——深海——找到强大的新盟友。