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細菌可以分解塑膠廢棄物作為食物來源,但是這可能並非如聽起來般好
明日科學
發布於 13 天前

塑膠汙染正在失控中。每年,超過 800 萬噸的合成高分子進到海洋當中,而當有些沉到海床上、回到岸上、或是聚集於荒無人煙之地,有一大部分並沒有那麼容易來解釋。所有那些失蹤的塑膠是個謎團,但是有些研究人員們懷疑說,飢餓的微生物需負部份的責任。

吞噬塑膠的生物

實驗室中進行的實驗顯示說,海洋細菌中的一種物種-紅球菌(Rhodococcus ruber)-能夠緩慢地分解並消化掉由聚乙烯(polyethylene,PE)製成的塑膠。

大量使用於包裝上的 PE,是世界上最普遍被製造的塑膠。雖然仍然不清楚說,紅球菌是否會在野外中吞食這種廢棄物,但是新的研究證實它們至少是有這種能力的。

過去的研究有在海洋的塑膠上發現紅球菌的菌株,以緊密的細胞薄膜的形式漂浮著。而且,在 2006 年的初始研究中認為,比起一般情況,在紅球菌下的塑膠正以更快的速率分解中。新的研究證實了這麼一件事。

荷蘭皇家海洋研究所(Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek,NIOZ)的微生物生態學家梅克·高德利安博士(Maaike Goudriaan)說:「這是第一次,我們證實了在這個方式下,細菌真的會消化塑膠為二氧化碳與其他分子。」

實驗進行與分析

為了仿傚塑膠在海平面上瓦解的自然方式,高德利安博士與其同事將他們的塑膠樣本曝曬於 UV 光下,並將其擺放於人造海水中。高德利安博士(Maaike Goudriaan)說:「用 UV 光處理是必要的,因為我們已經知道太陽光會部份地分解塑膠成細菌可以食用大小的塊狀物。」

接著,研究團隊引入了紅球菌株到該場景中。藉由量測從分解中的塑膠釋放出來的碳同位素-碳-13-的濃度,研究作者們估計說,他們實驗中的高分子以每年 1.2% 的速率分解。

研究團隊無法確認,相較於微生物的活動,UV 燈降解了多少量的塑膠,但是很清楚地,細菌扮演著一個角色。實驗後的細菌樣本顯示說,脂肪酸膜充滿著碳-13。

在目前研究中所辨識出的塑膠分解速率實在太慢,以至於不可能完全解決我們海洋中的塑膠汙染問題,但是它的確指出我們地球上,一些失蹤的塑膠可能去到哪裡了。

微生物學家安娜麗莎·戴爾雷博士(Annalisa Delre)說:「我們的數據顯示說,自從 1950 年代起,陽光已經分解了所有被丟進海洋中的漂浮塑膠中相當大量的部份。微生物有可能接著進入並消化掉部份太陽的殘留物。」

是好是壞?

自從 2013 年起,研究人員就警告說,微生物可能會因為海洋中的塑膠而繁盛,形成一個合成生態系,目前以「塑膠生物圈」(plastisphere)的名稱而為人熟知。甚至有證據顯示說,這些微生物社群中的某些正習慣於吞噬不同種的塑膠。

過去的研究有辨識出似乎會吃塑膠的特定細菌與真菌,不論是在陸地上還是在海中。但是,雖然這些知識能夠幫助我們,在塑膠最後終結於野外前,更佳地回收它們,但是這些生物的其他用途是具有爭議性的。

有些科學家提議說,我們應該在污染熱點,比方說太平洋垃圾帶(Great Pacific Garbage Patch),釋放這些食用塑膠的菌類。另外一些人並無法確認這是否是個好主意。會分解塑膠的工程酵素與細菌可能聽起來是個好方法,來讓我們的廢棄物消失,但是有些專家擔心說,這會對自然生態系與食物網造成無預期的副作用。

畢竟,分解塑膠並非全然是件好事。比起大塊的塑膠,微塑料(microplastics)更難以清理,且這些小型的殘留物可能會滲入食物網。比方說,濾食性動物(filter feeders)可能會在微生物之前就先誤食這些小片塑膠。

在一項 2020 的研究中,每個在澳洲市場測驗的海鮮樣本都包含有微塑料。這會對人類或動物健康造成什麼影響是完全未知的。高德利安博士說:「比起清理更好的是預防。而唯一能做到這點的,就是我們人類。」

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 http://www.tomorrowsci.com

參考資料:

  1. Cassella, C., (2023, January 25). Bacteria Can Use Plastic Waste as a Food Source, Which Isn’t as Good as It Sounds. ScienceAlert
  2. Goudriaan, M. et al., (2022, November 30). A stable isotope assay with 13C-labeled polyethylene to investigate plastic mineralization mediated by Rhodococcus ruber. Marine Pollution Bulletin. doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.114369
  3. Gilan, I. et al., (2013, March 18). Effect of proteases on biofilm formation of the plastic-degrading actinomycete Rhodococcus ruber C208. FEMS Microbiology Letters. DOI: 10.1111/1574-6968.12114
  4. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/bacteria-can-use-plastic-waste-as-a-food-source-which-isnt-as-good-as-it-sounds(圖:NIOZ)
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