“超級蠕蟲”以聚苯乙烯為食並存活

微生物學家克里斯蒂安·林克實驗室裡引人注目的事情之一是，蟲狀幼蟲咀嚼聚苯乙烯，鑽入泡沫塑膠塊時發出的驚人嘎吱聲。林克說，在丟棄一塊被嚼穿的塑膠塊之前，他會把它舉到耳邊檢查是否有落後者。“如果蠕蟲還在裡面吃，”他說，“你實際上可以聽到它。”

林克和他的同事一直在用塑膠餵養Zophobas morio甲蟲幼蟲——因其體型巨大而被戲稱為“超級蠕蟲”——以觀察它們腸道中的微生物和酶是否能為如何分解人類產生的驚人數量的塑膠廢物提供見解。研究人員發現，這些超級蠕蟲僅靠聚苯乙烯就能生存，聚苯乙烯被廣泛用於各種產品，從杯子到包裝花生。蠕蟲處理塑膠的能力表明，塑膠在這些生物的消化道中被非常有效地分解。“它們基本上就像吃東西的機器，”林克說，他在澳大利亞昆士蘭大學工作，並且是一項描述其團隊發現的新研究的合著者，該研究於週四發表在《微生物基因組學》雜誌上。

關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。

為了研究超級蠕蟲的腸道微生物組如何對純塑膠飲食做出反應，研究人員將 135 只生物分成三組：一組只餵食麥麩，另一組只餵食軟聚苯乙烯，第三組什麼也不喂。所有蠕蟲都受到 cannibalism 監測，並且將飢餓組的成員彼此隔離。餵食麥麩的幼蟲比餵食塑膠或飢餓的同類幼蟲明顯更健康，在監測的三個星期內體重增加了一倍以上。之後，從每組中取出一些蠕蟲以長成甲蟲。十分之九的餵食麥麩的蠕蟲成功長成了甲蟲，並保持了所有三組中最多樣化的腸道微生物組。餵食塑膠的幼蟲獲得的收益較少——但它們的體重仍然比飢餓的蠕蟲重，並且其中三分之二長成了甲蟲。林克說，顯然聚苯乙烯對幼蟲來說是一種不良飲食。但似乎它們可以從這種材料中提取至少一些能量。

這可能是因為超級蠕蟲與其腸道細菌之間存在共生關係。蠕蟲基本上會撕碎塑膠，以便細菌可以對其進行生物降解並將其分解成更小的分子，這些分子可能更容易消化——或者有一天可能會被升級回收以製造新塑膠，林克說。確切地瞭解這些腸道微生物使用哪些細菌酶來分解聚苯乙烯是未來大規模複製該過程的關鍵。對於這項新研究，識別這些酶需要對蠕蟲腸道中生物的基因組進行測序。“透過使用宏基因組學，我們實際上可以表徵[消化]微生物組中的所有基因，”林克說。根據林克的說法，先前對其他昆蟲的研究沒有那麼全面，僅關注一兩種可能的腸道細菌或酶。

德國格賴夫斯瓦爾德大學生物技術和酶催化系主任烏韋·博恩舍爾一直在等待這類資料，因為早在十多年前，人們就已清楚地認識到，某些昆蟲幼蟲可以吃掉難以降解的塑膠——因此可能有助於科學家找到利用生物降解回收它們的方法。博恩舍爾說，新發表的這項工作是“他們研究宏基因組的第一項可靠研究”，他沒有參與該論文，但一直在關注該研究領域。

林克和他的同事們確定了他們認為以特定順序作用的特定酶，以生物降解超級蠕蟲腸道中的聚苯乙烯。但博恩舍爾向該團隊指出，按照研究人員放置這些酶的順序，它們無法打破塑膠中碳原子之間眾所周知的強大鍵合。根據該反饋，研究人員現在正在修改他們提出的步驟：他們將在過程的後期包括相同的酶。

林克和他的同事們並不是建議將超級蠕蟲釋放到垃圾填埋場或受汙染的景觀中，以吞食成山的塑膠——而是認為蠕蟲獨特的腸道微生物組可能掌握著開發化學過程以生物降解該材料的關鍵。研究人員還有很多工作要做。他們計劃使用他們的新研究的宏基因組資料作為基礎，透過實驗驗證每種已識別的細菌酶對塑膠的作用，以及所有酶如何協同工作，以期找到分解塑膠廢物最有效的方法。