牛胃中的微生物 可以帮助回收塑料

从牛胃中捞出的微生物可以吞噬某些种类的塑料，包括用于汽水瓶、食品包装和合成织物的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

维也纳自然资源和生命科学大学的高级科学家们在从反刍动物的胃中抽取的液体中发现了这些微生物，反刍动物包括像牛和羊这样的有蹄动物，它们依靠微生物来帮助分解它们的粗糙植被食物。

瘤胃是这些微生物的孵化器，它们消化或发酵奶牛或其他反刍动物食用的食物。

研究人员怀疑，潜伏在奶牛瘤胃中的一些微生物应该能够消化聚酯，这些物质的组成分子是由所谓的酯基连接的。

这是因为，由于它们的草食性饮食，奶牛会消耗一种由植物产生的天然聚酯，称为cutin。

作为一种合成聚酯，PET与这种天然物质具有相似的化学结构。

角质素构成了大部分角质层，或植物细胞壁的蜡质外层，它可以在西红柿和苹果的果皮中大量发现。

当真菌或细菌想要穿透这种水果时，它们正在产生能够裂解这种角蛋白的酶，或者说分裂这种物质内的化学键。

一类被称为角蛋白酶的酶能够水解角蛋白，这意味着它们启动了一个化学反应，在这个反应中，水分子将该物质分解成碎片。

研究人员过去曾从微生物中分离出这种酶，并意识到类似啃食聚酯的虫子的来源可能就是牛。

这些动物正在消耗和降解大量的植物材料，所以极有可能发现这种微生物生活在奶牛的胃里。

事实上，研究人员发现来自奶牛瘤胃的微生物不仅可以降解PET，还可以降解其他两种塑料--用于可堆肥塑料袋的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT），以及由可再生植物来源材料制成的聚呋喃酯（PEF）。

为了评估这些瘤胃微生物对塑料的吞噬能力，研究团队将每种类型的塑料在瘤胃液体中培养了1至3天。

然后，研究人员可以测量塑料释放的副产品，以确定这些虫子是否以及如何广泛地将材料分解成其组成部分。

研究小组报告说，瘤胃液最有效地分解了PEF，但它降解了所有三种塑料。

研究小组随后从瘤胃液体中提取了DNA，以了解哪些特定的微生物可能负责塑料降解。

据报道，大约98%的DNA属于细菌王国，其中最主要的属是假单胞菌，其中几个物种在过去已经被证明可以分解塑料。

展望未来，研究人员希望全面描述瘤胃液中食塑料的细菌，并确定这些细菌使用哪些特定的酶来分解塑料。

如果他们确定了有可能对回收有用的酶，那么他们就可以对大量产生这些酶的微生物进行基因工程，而不需要直接从牛胃中收集上述微生物。

在这方面，研究人员已经为一种回收方法申请了专利，在这种方法中，纺织材料被依次暴露在各种酶中；该团队在以前的工作中确定了这些酶。

第一批酶会吃掉材料中的布纤维，而下一批酶则会吃掉特定的聚酯。

这之所以有效，是因为每种酶都针对非常具体的化学结构，因此不会随便分解它所遇到的任何材料。

通过这种方式，包含多种材料的纺织品可以被回收，而不需要首先被分离成其组成部分。

根据这项新研究，奶牛瘤胃可能是发现这类有益酶的另一个环境，但是这种酶在自然界的许多地方都会出现。

例如，第一个被发现能够消耗PET的细菌是Ideonella sakaiensis，这是一种参与清酒发酵的物种。

到目前为止，科学家们已经幸运地找到了能分解PET和PBAT及PEF等可生物降解塑料的食塑酶，但现在，真正的挑战在于找到分解更多麻烦的塑料产品的酶。

例如，像聚乙烯和聚丙烯这样的塑料在很大程度上是由碳原子之间的强键构成的，这种结构限制了酶抓住分子并快速启动水解的能力。

因此，尽管科学家已经发现了降解PET的酶，并对其进行了表征和商业化，但研究人员仍在寻找能够处理聚乙烯和聚丙烯的微生物。

研究人员在这方面已经确定了一些有希望的候选者，但他们仍在弄清楚如何最大限度地发挥这些虫子的吃塑料能力。

同时，他们也在关注能够食用聚乙烯的微生物，并想知道这些虫子是否可能潜伏在奶牛的胃里。