基因改造细菌使其分解海水中的塑料

研究人员成功地通过基因工程技术改造了一种海洋微生物使其分解盐水中的塑料。具体来说，经过基因改造的微生物能够分解聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。PET 是一种广泛应用于水瓶与服装等产品制造的塑料，是海洋微塑料污染的重要来源。

“考虑到我们急切需要解决海洋环境中的塑料污染问题， 这一成果令人十分兴奋，”这项工作的通讯作者，北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程助理教授Nathan Crook表示。

“为解决海洋塑料污染，一种方法是将塑料从水中打捞出来而后进行垃圾填埋处理，但种方法本身也存在很大的困难与挑战。相对而言，另一种更好的解决方法便是将这些塑料分解成可再利用的产品。而为了实现这一目标，我们需要一种低成本的分解塑料的方法。而这项研究则是朝着这个方向迈出的重要一步。”

为了实现低成本讲解塑料的目标，研究人员主要利用两种细菌。其中一种是耐盐并在海水中繁殖迅速的Vibrio natriegens， 而另一种是能够产生并分泌出降解PET的 Ideonella sakaiensis。

研究人员先是根据先前发表的研究合成了在I. sakaiensis中负责产生分解PET的酶的DNA序列，并将其序列整合到质粒中。质粒是一种可以在细胞中独立于细菌细胞自身染色体复制的遗传序列。换句话说，通过将一个质粒转化到外来细胞中，该细胞将执行质粒DNA中的指令。而这正是研究人员在这里所实行的。

通过将包含I. sakaiensis基因的质粒转化至V. natriegens细菌中，研究人员成功地在室温与盐水环境中使V. natriegens细胞表面产生了所需降解PET的酶。

Crook教授表示：“从科学角度来看，这一结果令人十分兴奋。因为这是第一次有人成功让V. natriegens在其细胞表面表达外源酶。”

该论文的第一作者，北卡罗来纳州立大学的博士生李天宇说：“从实际角度来看，这也是我们知道的第一个能够在盐水中分解PET微塑料的基因工程改造的微生物。考虑到从海洋中移除塑料并在进行任何与分解塑料有关的工序之前去除掉高浓度的盐分在经济上并不可行，这一研究便显得十分重要。”

Crook教授表示：“然而，尽管我们初步实现了重要的第一步，但仍然存在三个重要障碍需要进一步克服。首先，我们希望将I. sakaiensis的DNA直接整合到V. natriegens的基因组中，从而使产生分解塑料酶成为改良菌株更稳定的特征。其次，我们需要进一步修改V. natriegens，使其能够消化分解PET时产生的副产品。最后，我们需要修改V. natriegens，使其能够从PET中产生或可进一步用于其他化工行业的最终产品。”

 “老实说，这三个挑战中，第三个是最容易的。” Crook教授说，“而在盐水中降解PET是最据挑战性的一部分。”

Crook表示：“我们同时也希望能够有机会与工业界进行交流，以了解他们更希望我们改良V. natriegens以生产哪些分子作为产物。考虑到我们可诱导细菌产生的分子种类，以及潜在的大规模生产，生成哪些分子作为作为产物可以满足市场需求呢？”

这篇文章名为“利用改良Vibrio natriegens在盐水条件下分解PET微塑料”，并已发表在AIChE杂志。合著作者同是北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程的副教授Stefano Menegatti。

该工作得到了美国国家科学基金会的支持，资助号码为2029327。