Acinetobacter细菌可能是大蠟虫消化道细菌中分解碎裂聚乙烯和聚丙烯的有效菌株

为何微小肠道微生物对应对塑料大问题也很重要

塑料垃圾，尤其是由聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）制成的购物袋和包装物，在填埋场和海洋中可持续存在数十年。该研究探讨了在应对塑料废弃物方面一种意想不到的“帮手”群体：生活在昆虫和深海鱼类体内的细菌。研究人员表明，来自蠟虫和紫色幽灵鲨（ghostshark）肠道的某些细菌能攻击构成塑料持久性的长碳链——尤其是在塑料被阳光和磨损破碎成更小片段之后。

塑料如何变成微生物可啃咬的小块

PE和PP由长而紧密排列的碳氢链构成，这使它们坚韧且难以降解。阳光和热量会随着时间引发链断裂和氧化，产生更小的片段和可被生物利用的化学“把手”。科学家推测，自然界中塑料的真实降解通常分两步：先是物理和化学的碎裂，然后由微生物清理产生的油状碎片。为专注于第二步，作者没有把整块塑料直接喂给微生物，而是使用更简单的类油分子来模拟PE和PP片段——用直链十六烷代表PE碎片，用一种称为普里司坦（pristane）的支链油模拟PP碎片。

蠟虫肠道：塑料食性微生物的培养地

蠟虫（Galleria mellonella的幼虫）在实验室中已知会啃食塑料袋，其唾液能对PE产生化学作用。研究团队将蠟虫的消化道研磨并在矿物液体培养基中培养其常驻微生物，培养基中唯一可用的“食物”是十六烷或普里司坦。三周后，一个细菌群体占据了优势：Acinetobacter，尤其是三种类型——Acinetobacter courvalinii、A. pittii 和 A. calcoaceticus。这些细菌已知能利用类油物质，但在这里它们被凸显为特别擅长利用既像PE碎片的直链也像PP碎片的支链分子。

可分离的菌株能咀嚼类塑料油

研究人员分离出两株代表性的Acinetobacter菌株，命名为Bh10（A. courvalinii）和Bh12（A. pittii），并对它们进行了详细测试。在实验瓶中，Bh10和Bh12能在不同温度下分解十六烷和支链油，各自对链长和温度呈现不同偏好，表明它们拥有不同的酶学工具。两株也能攻击“液态PP”——一种实验室制备的短链PP类混合物。但这种攻击只在存在另一种易得食物来源（如简单有机酸或十六烷）时发生，表明这些细菌把PP碎片当作次要的补充食物，而非主要能量来源。化学分析显示Bh10偏好较短的PP碎片，而Bh12则偏向较长的碎片，这意味着混合微生物群落可协同消耗更宽范围的塑料碎片尺寸。

从油状碎片回到固体薄膜

为测试更接近日常塑料的样品，团队先用强紫外光照射薄膜状的PE和PP对其进行预损伤，然后与Acinetobacter菌株共同孵育。细菌在薄膜表面引起了明显的化学变化：出现了新的含氧基团，这是氧化的典型特征。对于PE，观察到一定程度的质量损失；而PP薄膜则出现了这些氧化痕迹但没有可测得的质量下降。这一模式支持这样一个观点：这些细菌擅长对固体塑料完成第一步工作——引入氧并开始松动高分子链——但在完全消耗塑料之前，材料需要先被碎裂并变得更易流动。

来自深海幽灵鲨的意外合作者

一个耐人寻味的转折来自在日本近海深水捕获的一条紫色幽灵鲨。当科学家分析其肠道和皮肤上的细菌时，再次发现大量的Acinetobacter courvalinii以及A. pittii/A. calcoaceticus群体，类似于富集自蠟虫的培养物。幽灵鲨的肝脏富含不寻常的长烷基链油状分子，这类分子难以分解。已知Acinetobacter能代谢此类链状分子，这提示在幽灵鲨体内，这些细菌可能天然适应于分解与塑料碎片非常相似的难降解油状结构。

这对清理塑料意味着什么

对非专业读者而言，这项工作并不意味着蠟虫或幽灵鲨本身就能解决塑料污染问题。相反，它凸显了一个有前景的细菌类别——Acinetobacter——这些细菌在塑料的碳骨架被部分破坏并变得更易流动后，特别善于攻击这些骨架。在自然环境中，阳光和磨损先将塑料裂解成更小的、类油的碎片；随后像这些细菌就能对这些碎片进行氧化并进一步缩小。了解这些细菌的种类、偏好的环境条件以及其酶如何工作，是设计生物学工具或微生物群落以更有效清理陆地和海洋中塑料废物的关键一步。

引用: Oota, T., Ebina, S., Shimoura, H. et al. Acinetobacter bacteria could be potent degraders of fragmented polyethylene and polypropylene among the digestive tract bacteria of Galleria waxworms. Sci Rep 16, 12794 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40931-7

关键词: 塑料生物降解, 蠟虫肠道细菌, 聚乙烯碎片, 聚丙烯碎片, Acinetobacter