环保“杀手”塑料污染竟被“牛胃”干掉了

2021年7月5日星期一

环保“杀手”塑料污染竟被“牛胃”干掉了

塑料污染一直都是世界难题，是环保“杀手”。科学界一直在不断攻克，但由于培养降解塑料的微生物成本太高，难以量产。在《生物工程与生物技术前沿》上出现一篇报告：用牛胃中的微生物分解塑料——这是一种可持续的减少垃圾的方法。

什么意思！难道牛可以吃塑料？这么简单为什么大家以前没想到？这事还得从牛吃的是草，长的却是肌肉说起。

灵感

牛不吃肉却比食肉动物健壮，因为牛有一套特殊的消化系统，系统内存在大量的微生物。因为人类无法分解吸收蔬菜中最主要的能量——纤维素。纤维素是植物细胞细胞壁的主要成分，结构极为稳定，由大量葡萄糖小分子聚合而成。

人体微生物难以拆开链接葡糖糖分子的糖苷键，都是嚼吧嚼吧成丝状后，便咽下去。由于无法分解，它还要出来，肠道的排异反应就会加快肠道蠕动，希望赶紧把它赶出去。因此，蔬菜有清肠道、助消化的功效。

牛吃菜，吃的是“灵魂”。牛是一种反刍动物。牛把草嚼一嚼咽下去，如果不够碎，牛会再吐回嘴里进行二次咀嚼。有的时候为了躲避天敌或者赶路，牛会快速吃草，随便嚼两下就咽下去，存储起来，等没事的时候再吐回嘴里“细嚼慢咽”。

牛囤草的地方叫做“瘤胃”，如果切好端餐桌上则叫“毛肚”。牛还有另三个胃分别是网胃（金钱肚）、重瓣胃（千层肚），皱胃（牛肚）。

四个胃的作用为：浸泡、分解——研磨、过滤——挤干、排汁——酸化分解。这一套流程下来，再加上肠道进行吸收，才能榨出纤维素中的精华。

在这过程中，最重要就是在瘤胃中“浸泡”。草并非浸泡在水中，而是大量微生物分泌出的纤维素酶中。当纤维素酶可以拆解糖苷键，促使葡萄糖更容易被吸收。牛反刍就是为了让草足够碎，更容易被瘤胃中的微生物分解，后面的流程则是为了高效吸收。

在木本植物中，纤维素有个更为稳定、结构更为致密的“兄弟”木质素，它们相互连接，同为植物细胞壁主要成分，与塑料一样都是高聚物、不溶于水、极为稳定。

塑料污染就像“当初的木质素污染”

2.9～3.6亿年前的石炭纪，木质素出现，基于其结构致密，植物在它的帮助下可以长成参天大树，但也是结构致密，没有微生物可以降解它。

当时高大的树木死后无法腐烂，锁住了大量的碳，阻止了地球碳循环，到最后地球陆地上足足覆盖了30米高的植物尸体，眼看着所有生命即将终结，地球终于进化出一种可以高效分解木质素的真菌，解决了这场危机。

你有没有发现，如今塑料污染不就是“当初的木质素”吗？因此，科学家希望像当初地球进化出的“真菌”一样，找到某种可以“吃塑料”的微生物，解决塑料污染问题。

维也纳的一个研究团队突然奇想：既然瘤胃中巨大的微生物群落，可以分解植物聚合物，那么是否可以分解塑料呢？

实验

由于西方人对动物内脏不太感兴趣，他们很容易就在一家屠宰场找到了大量的瘤胃，从中提取了大量的微生物群落液体。

他们找来了三种塑料（PET、PBAT、PEF），分别都弄成了两份：一份为粉末状，像牛反刍咀嚼后的产物；一份为薄膜状，像塑料袋。接着把这6份材料分别与6份瘤胃液一起孵育，果不其然这三种塑料都被分解了，而且粉末分解得更快。

研究人员更进一步，将瘤胃中的微生物进行分离，每次一种微生物单独与塑料进行实验，结果发现还是微生物组合液更高效。说明微生物分解塑料属于“团队作战”，需要多种微生物分泌多种酶进行分解，而不是某种微生物单独具备分解能力。以前的塑料降解研究，科学家大多都擅长于用某种微生物“单刀作战”，这次研究为以后提供了一种新的方向。