聚乙烯是最受歡迎也是最難以降解的塑膠型別之一。由這種聚合物製成的袋子、瓶子和包裝在全球各地的垃圾填埋場和海洋中堆積。科學家們感嘆，微生物無法分解塑膠使其無害。然而，一項新的研究報告稱，首次確鑿的分子證據表明，在一種常見的儲藏室害蟲的腸道中發現的某些細菌，可以在聚乙烯上生長並將其分解（《環境科學與技術》 2014, DOI：10.1021/es504038a）。
僅在美國，消費者每年就丟棄超過3200萬噸的塑膠，其中只有9%被回收利用。在世界範圍內，塑膠垃圾纏住了野生動物，並吸收有毒汙染物，這些汙染物會被海洋鳥類和魚類誤食，因為它們會將小塊塑膠誤認為是食物。中國北京航空航天大學的環境工程師、這項新研究的首席研究員楊軍說：“聚乙烯是最常見的塑膠，它導致了嚴重的環境問題。” 他說，這種聚合物能夠抵抗微生物的降解，因為它具有高度的疏水性，具有較高的分子量，使其無法進入細菌細胞，並且具有僅由C-C和C-H鍵組成的穩定結構。
此前的研究報告稱，細菌可以在短短六週內將聚乙烯的重量減少20%以上。但是，這些有希望的報告未能提供全面的生物降解的分子證據，例如聚合物鏈氧化的跡象。其他團隊也無法重複這些研究，因為原始作者忽略了在國際儲存庫中註冊這些微生物，楊軍說。
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楊軍的團隊意外地發現了他們啃食塑膠的微生物。有一天，楊軍在檢查廚房裡的小米袋時，發現它們佈滿了小孔。“我觀察到蛾子從袋子裡飛出來，它們的幼蟲在裡面爬來爬去，”他說。他開始認為，在世界各地的廚房中發現的一種小型食谷蛾——印度谷螟（Plodia interpunctella）的幼蟲，可能是在腸道內細菌的幫助下消化了塑膠薄膜。
因此，楊軍和他的團隊從蛾幼蟲中提取了腸道細菌，發現了一種芽孢桿菌（Bacillus）和一種腸桿菌（Enterobacter）物種，它們以聚乙烯作為唯一的碳源旺盛生長。研究人員將分離出的物種在小片聚乙烯上進行培養。28天后，薄片顯示出降解跡象：它們的拉伸強度下降了50%，排斥水滴的能力下降了30%。微生物在聚乙烯上生長60天后，塑膠薄膜的質量減少了10%，聚合物鏈的分子量下降了13%。
當科學家使用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡檢查消化後的薄片時，他們看到細菌在塑膠薄膜上挖掘出0.4微米深的坑。透過使用X射線光電子能譜和傅立葉變換紅外成像，該團隊在聚合物鏈的尾端發現了羰基。這表明微生物是透過氧化來剪斷聚乙烯鏈的。
最後，研究人員將這兩種細菌的DNA序列存入了GenBank，這是一個由美國國立衛生研究院主持的國際DNA資料庫。
南加州大學的環境微生物學家肯尼斯·H·尼爾森說：“楊軍和他的團隊是第一個提供聚乙烯細菌降解的詳細化學證據的人。” “找到一種有效降解塑膠的方法幾乎是不可能的，”他說。
尼爾森說，這一發現為在其他昆蟲中鑑定出更多降解塑膠的微生物打開了大門，併為研究昆蟲腸道的化學和生物特性如何促進塑膠的代謝創造了機會。