靠虫子吃塑料，真能解决白色污染降解问题吗？

塑料，是指人工合成的具有可塑性的树脂材料。

因为塑料袋所带来的环境问题，英国《卫报》评选它是20世纪最糟糕发明。

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过去50年，全球塑料产量增长了20倍，累计产生了70亿吨塑料垃圾。

塑料的自然降解至少需要500年。

这些白色污染在虫子肠道里走一回，就可以缩短降解时间？

97期绿螺讲堂，看看杨军教授为大家带来的挑战不可能：虫子吃塑料。

2017年2月初，在挪威西部海岸，人们发现了一条巨大的鲸鱼，搁浅在海岸的沙滩上。

为了研究搁浅原因，科学家解剖了这条鲸鱼，结果发现：这条鲸鱼的胃里没有丝毫食物，却被30个塑料袋所塞满，其中最长的塑料袋，长度甚至达到了2米半！

吸管堵住了受伤太平洋丽龟的鼻孔，呼吸困难，花了将近10分钟从鼻孔中取出塑料吸管

发现的故事

2004年春天，杨军在家里做稀饭，发现装小米的塑料袋被咬破了很多小洞，有蛾子飞出来，袋子里有幼虫在爬。

当时他便突然来了灵感，虫子咬塑料袋，吃进去了吗？消化了吗？如果证明虫子啮食塑料、并且可以消化的话，那就是一个非常有价值、非常重要的发现。

于是，他带着学生做了相关研究，证实蜡虫啮食并降解聚乙烯。

但是，杨军仍感觉当时的研究深度和数据不够，轻易发表非常不值。同时感觉做基础研究的功力不够，于是，决定西天取经，到了英国的牛津大学做了一年的访问学者。

回国后，开展了深入系统的研究。

蜡虫怎么吃塑料

下面与大家分享其中发表的两个例子。第一个例子是蜡虫啮食并降解聚乙烯。

杨军先解剖了蜡虫，得到肠道内含物，猜测可能是肠道内的菌在作怪。

然后以聚乙烯为唯一碳源，经过60天富集培养，再用3种培养基分离 48 30856 48 15043 0 0 2973 0 0:00:10 0:00:05 0:00:05 2973到纯的菌株，用16S rRNA进行了鉴定。

杨军与团队从8种里选择了消化最强的阿氏肠杆菌YT1和芽孢杆菌YP1。

这两株菌可以在聚乙烯膜上稳定增长，形成的生物膜致密，活力强。

聚乙烯膜被侵蚀

这样确定了就是这一层菌膜“消化”了聚乙烯。

它是怎么消化的呢？

聚乙烯，有长链的C-C单键，非常坚固，而这种菌能将它氧化断裂为亲水的C=O双键的羰基。

下面是逐渐被分解的亲水疏水性能测试：

说明，聚乙烯从原来疏水的C-C单键，分解为亲水的C=O双键，也就说聚乙烯塑料被“消化了”。

黄粉虫怎么降解聚苯乙烯

第二个例子是杨军和团队从2010年开始研究的黄粉虫啮食并降解聚苯乙烯。

黄粉虫又叫面包虫，拥有高蛋白高脂肪。

聚苯乙烯，就是我们常见的经常一次性使用的泡沫塑料，“白色污染”的罪魁祸首。

以泡沫塑料作为唯一食物，500条虫30天内可以至少吃掉1.8g。

而实验证明黄粉虫喂食泡沫塑料和喜欢的麦麸的存活率没有显著差异，取食泡沫塑料能存活30天以上。

因此，泡沫塑料也可以成为黄粉虫的食物资来源。

然后，杨军收集了啮食泡沫塑料后的虫粪，采用凝胶渗透色谱GPC比较测定聚苯乙烯原样和虫粪，发现虫粪中聚苯乙烯的平均分子量降低了。

从热重分析可以看出，虫粪含有低分子量降解产物，聚苯乙烯含量也降低了。

从碳质量平衡结果看，吃进去的聚苯乙烯，可能50%转化为二氧化碳和虫体。

为了更加科学证明降解的真实性，杨军进一步采用了生物化学机理研究的金标准方法--同位素示踪方法。

用碳13标记的聚苯乙烯和麦麸对照喂食，结果证明聚苯乙烯确实被降解矿化为二氧化碳和同化为虫子机体-以脂肪酸为代表。

也就是说，黄粉虫把聚苯乙烯分解为了二氧化碳，并且也转化成了这个虫子本身的肌体。

碳13标记的聚苯乙烯比黄金贵几十倍，同位素示踪实验等研究完成后，经费本上只剩下4000元，真的可以说是弹尽粮绝，但杨军坚持关键的实验还是要做。

聚苯乙烯在虫肠内降解过程的示意图

在研究成果上线发表的第二天，《科学》杂志，在《精选故事SIFTER》专栏报道了这项成果。CNN、CE&N等采访报道说，这是过去十年环境科学领域最大突破之一。

当年杨军做饭时的这一偶然发现，找到了可以在24小时内高效降解石油基塑料的微生物，杨军非常自豪说：“这是带有‘中国标签’的工作。这也是我们师法自然，化害为利，十年一剑，不懈努力的结果。”

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