
携带 M5 基序的 PETase 酶的细菌能够以塑料为食,这种特性如今已在全球各大洋中广泛存在。图片来源:2025 KAUST
在此之前,科学家虽于 2016 年在日本发现了能依靠塑料生存的细菌,但这种适应性是否在广阔的海洋中普遍存在,一直是个未解之谜。而 M5 基序的发现,为筛选功能性塑料降解酶提供了可靠的生物标记。
为验证这一发现,研究团队结合了人工智能建模、基因筛选和实验室实验。结果证实,携带完整 M5 基序的海洋细菌确实能够高效分解 PET 塑料样本。
基因活性图谱进一步显示,编码这种高效 PETase 的基因在全球海洋中表现出高度活跃,尤其是在塑料污染严重的区域。这表明,这些酶是从其他碳氢化合物降解酶进化而来,帮助微生物在营养匮乏的深海环境中,将塑料作为新的碳源加以利用。
为了评估这种“食塑”能力在全球的分布情况,研究人员分析了从全球不同地点采集的 400 多个海洋样本。结果惊人地显示,在近 80% 的样本水中都发现了带有 M5 基序的功能性 PETase,其分布范围从充满碎片的表层环流一直延伸到近 2000 米下的贫瘠深海。
尽管这一发现令人振奋,但杜阿尔特同时警告称,依靠自然界的清理速度来拯救海洋还远远不够。他强调,当塑料沉入深海时,其对海洋生物和人类消费者的危害已经造成,这一自然过程的速度远追不上污染的速度。
不过,这项发现为陆地上的塑料回收带来了新希望。M5 基序提供了一份“蓝图”,揭示了在真实环境中起作用的关键结构。科学家可以借鉴深海细菌演化出的这些高效模型,在实验室中进行优化,从而设计出能用于工业化处理厂、甚至未来家庭场景下的高效降解酶,加速闭环回收进程。