吃掉聚乙烯

在家里掃著地，突然，就發(fā)現(xiàn)了拯救地球的秘訣—— 一種“吃進(jìn)去的是塑料，擠出來(lái)的是抗凍劑”的蟲(chóng)子。

單看這樣的文章開(kāi)頭，你或許以為誤拿了某部科幻電影的劇本。但實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)生活里，劇情并沒(méi)有按“人類(lèi)大戰(zhàn)異形蟲(chóng)”的腳本上演。至少?gòu)默F(xiàn)階段來(lái)看，被一名西班牙科研人員偶然發(fā)現(xiàn)的能吃塑料的大蠟螟幼蟲(chóng)，似乎就是未來(lái)解決白色污染的關(guān)鍵。

白色污染，百年大戰(zhàn)

在開(kāi)始這一堪稱(chēng)神奇的故事前，有必要先科普一下白色污染。

白色污染是人們對(duì)難降解的塑料垃圾（多指塑料袋）污染環(huán)境的一種形象稱(chēng)謂。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各類(lèi)生活塑料制品使用后被棄置成為固體廢物，由于隨意亂丟亂扔，難于降解處理，以致環(huán)境嚴(yán)重污染的現(xiàn)象。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，人們?nèi)粘Ｉ钪屑s92%的塑料制品來(lái)源是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。前者常被用作購(gòu)物袋、食品包裝袋以及工農(nóng)業(yè)用薄膜等，后者則主要用于包裝紡織品、針棉品、服裝、襯衫等。本文提到的塑料便是聚乙烯。

聚乙烯占據(jù)了全部塑料制品生產(chǎn)的40%。每年，全球大約生產(chǎn)8000萬(wàn)噸聚乙烯，人們要使用約1萬(wàn)億個(gè)塑料袋。盡管聚乙烯在人們的日常生活中應(yīng)用非常普遍，以至于經(jīng)常被忽視，但它卻給生態(tài)環(huán)境，特別是海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。

在歐盟27國(guó)以及挪威和瑞士范圍內(nèi)，38%的塑料制品直接被填埋。而2014年美國(guó)環(huán)境保護(hù)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，當(dāng)年全美共生產(chǎn)3325萬(wàn)噸塑料制品，其中僅9.5%被循環(huán)利用，另有15%被焚燒，其余的75.5%全被填埋。

這些被直接丟棄的聚乙烯制品非常難降解。低密度聚乙烯塑料袋大概需要100年才能完全降解，而最頑固的聚乙烯甚至需要400年才能降解。它們堆砌在生態(tài)環(huán)境中，堵塞生態(tài)循環(huán)，讓其他生物不堪重負(fù)。

據(jù)悉，每年有約800萬(wàn)噸塑料垃圾進(jìn)入海洋。如果不采取有效措施加以控制，到2025年，海洋中塑料垃圾總量將達(dá)1.55億噸，而到2050年，海洋中塑料垃圾的重量將超過(guò)魚(yú)類(lèi)總和。

害蟲(chóng)的逆襲

上述鋪墊或許能有助于你更好地理解，發(fā)現(xiàn)能消化聚乙烯的蟲(chóng)子究竟對(duì)人類(lèi)乃至整個(gè)世界而言，是多大的福音。

西班牙坎塔夫里亞生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)學(xué)院的生物學(xué)家費(fèi)德麗卡·貝爾托基尼就是那個(gè)“一不小心就發(fā)現(xiàn)了拯救地球秘訣”的人。

據(jù)法新社報(bào)道，愛(ài)好養(yǎng)蜂的貝爾托基尼在清理蜂巢時(shí)，隨手用超市的購(gòu)物袋把在其中偷吃蜂蠟的蟲(chóng)子裝在一起，她沒(méi)想到，“過(guò)了一會(huì)兒，看見(jiàn)袋子上全是洞，蟲(chóng)子到處爬”。

這種偷吃蜂蠟的蟲(chóng)子就是本文的主角：大蠟螟的幼蟲(chóng)。大蠟螟會(huì)將蟲(chóng)卵下在蜂巢中，幼蟲(chóng)在化蛹成蛾之前，以蜂蠟為食。大蠟螟因此被養(yǎng)蜂業(yè)視為害蟲(chóng)，而它的幼蟲(chóng)此前的主要用途就是作魚(yú)餌。

驚訝于大蠟螟“吃貨”幼蟲(chóng)對(duì)塑料的“戰(zhàn)斗力”，貝爾托基尼聯(lián)合英國(guó)劍橋大學(xué)的生化學(xué)家保羅·邦貝利和克里斯托弗·豪等人，共同開(kāi)展對(duì)這種幼蟲(chóng)的研究，以確定它們究竟能以多快的速度，消耗多少對(duì)環(huán)境有害的塑料。

科研人員進(jìn)行的第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是，把100只蟲(chóng)子放在一只塑料袋上，結(jié)果不到40分鐘，袋子上已開(kāi)始出現(xiàn)小洞，12個(gè)小時(shí)后，蟲(chóng)子已吃掉92毫克的塑料制品，比用真菌和細(xì)菌進(jìn)行生物降解的速率要快得多。

此前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，用真菌簡(jiǎn)青霉培養(yǎng)液浸泡3個(gè)月后，聚乙烯出現(xiàn)降解。而暴露在細(xì)菌星狀諾卡氏菌的環(huán)境中4～7個(gè)月，聚乙烯也會(huì)開(kāi)始降解。這樣算出的采用真菌和細(xì)菌對(duì)塑料進(jìn)行生物降解的速率僅為每天0.13毫克。即便動(dòng)用強(qiáng)腐蝕性的硝酸，也需要3個(gè)月才能攻破聚乙烯強(qiáng)大的碳?xì)滏湣?/p>

貝爾托基尼等人進(jìn)行的第二項(xiàng)實(shí)驗(yàn)則確認(rèn)，這種幼蟲(chóng)能將塑料“大餐”完全消化，并打破聚乙烯穩(wěn)定的碳?xì)滏溄Y(jié)構(gòu)，將其分解成乙二醇。而乙二醇常被用作抗凍劑。

第三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加驚人：將搗碎的幼蟲(chóng)放在塑料袋上，也能得出類(lèi)似結(jié)果，這說(shuō)明幼蟲(chóng)體內(nèi)的某種酶或其他特定物質(zhì)是塑料的克星。

不過(guò)，目前尚不清楚這種物質(zhì)是單一酶還是多分子化合物。

萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步

在解釋為何這種幼蟲(chóng)能消化塑料時(shí)，貝爾托基尼說(shuō)，大蠟螟傳統(tǒng)意義上以蜂蠟為食，而蠟是種聚合物，相當(dāng)于“自然界的塑料”，與聚乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)“多有相似”。

為應(yīng)對(duì)白色污染問(wèn)題，貝爾托基尼認(rèn)為，“將數(shù)百萬(wàn)只幼蟲(chóng)放到塑料袋上肯定不可行”。目前科研人員仍需確定這種能分解塑料的特定物質(zhì)，并據(jù)此人工生產(chǎn)活性劑。

貝爾托基尼說(shuō)：“毛毛蟲(chóng)產(chǎn)生了某種破壞塑料袋中化學(xué)鍵的物質(zhì)，它可能來(lái)自于唾液腺，也可能是腸道中的共生細(xì)菌。我們下一步就是弄清楚反應(yīng)過(guò)程中的分子過(guò)程，并查明我們是否能分離出負(fù)責(zé)降解過(guò)程的物質(zhì)?！?/p>

研究人員認(rèn)為，如果降解過(guò)程的分子機(jī)理被揭曉，鑒于大蠟螟幼蟲(chóng)消化聚乙烯的速率驚人，工業(yè)規(guī)模的生物技術(shù)將會(huì)成為解決聚乙烯廢物的主要方案。

該研究已發(fā)表在4月24日的美國(guó)《當(dāng)代生物學(xué)》期刊上。研究人員在文章中寫(xiě)道：“我們計(jì)劃將這一發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成解決塑料垃圾的有效方法，從無(wú)可避免的塑料累積所產(chǎn)生的后果中，拯救包括海洋、河流等在內(nèi)的整個(gè)環(huán)境?！蔽恼逻€說(shuō)，“不過(guò)，我們也不應(yīng)因?yàn)橹廊绾紊锝到饩垡蚁?，就故意將其丟棄到環(huán)境中?！?/p>

值得注意的是，由于關(guān)鍵機(jī)制尚待確定，用大蠟螟幼蟲(chóng)來(lái)應(yīng)對(duì)白色污染只能說(shuō)是“萬(wàn)里長(zhǎng)征走出了第一步”。

美國(guó)密歇根州立大學(xué)包裝學(xué)院負(fù)責(zé)人蘇珊·塞爾克說(shuō)：“從發(fā)現(xiàn)某種能生物降解聚乙烯的物質(zhì)，到創(chuàng)造出整個(gè)生物降解的有用系統(tǒng)，需要走很長(zhǎng)的路?！?/p>

吃塑料，不止一種蟲(chóng)子

在貝爾托基尼等人之前，已有不少科學(xué)家對(duì)生物降解塑料做了有益探索，其中就包括中國(guó)的科研人員。

2015年，北京航空航天大學(xué)教授楊軍和深圳華大基因公司的趙姣等在美國(guó)《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》月刊上合作發(fā)表了兩篇姊妹研究論文，證明黃粉蟲(chóng)（面包蟲(chóng)）的幼蟲(chóng)可降解聚苯乙烯。

該研究顯示，以聚苯乙烯泡沫塑料作為唯一食源，黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)可存活1個(gè)月以上，最后發(fā)育成為成蟲(chóng)，其所嚙食的聚苯乙烯則被完全降解礦化為二氧化碳或同化為蟲(chóng)體脂肪。

楊軍團(tuán)隊(duì)2014年的研究發(fā)現(xiàn)，印度谷螟幼蟲(chóng)能咀嚼和進(jìn)食聚乙烯薄膜，幼蟲(chóng)腸道分離出能降解聚乙烯的兩種菌株，即腸桿菌屬YT1和芽孢桿菌YP1。隨后研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)“吃”塑料更厲害，可將泡沫塑料作為唯一食品。

黃粉蟲(chóng)又叫面包蟲(chóng)，原產(chǎn)于北美洲。楊軍團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，100只黃粉蟲(chóng)每天可吃掉34-39毫克的泡沫塑料。實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步在幼蟲(chóng)腸道中成功分離出可利用聚苯乙烯為唯一碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的聚苯乙烯降解細(xì)菌——微小桿菌YT2。目前，該菌株已保存在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心和國(guó)家基因庫(kù)。

（喬楊薦自《東西南北》）

責(zé)編：Esterendprint