微生物在很早以前就开发出了生物可降解塑料，而人类开始制造它们则是在更晚的时间。许多细菌和古细菌自然产生被称为聚羟基烷酸酯（PHA）的化合物，将其储存在细胞内，作为碳和能量的储备。科学家长期以来认为，只有微生物能分解这些天然塑料。然而，来自德国不来梅的墨克斯·普朗克海洋微生物学研究所的新研究现在挑战了这一观点。在《自然生态学与进化》上发表的一项研究中，研究人员发现，包括海洋蠕虫、海星、蚯蚓和其他陆地物种在内的各种动物拥有能够降解微生物PHA的酶。这一发现指向了一个以前未被认识的途径，说明微生物储存的碳如何进入动物食物网。无肠海洋蠕虫揭示了隐藏的能力 该调查始于一种名为Olavius algarvensis的不寻常海洋蠕虫。与大多数动物不同，它没有口或肠。因此，这种蠕虫依赖于生活在其皮肤下的共生细菌，并以其作为营养来源进行消化。“这种蠕虫的一个细菌共生体以PHA的形式储存了大量碳，”论文的通讯作者、不来梅墨克斯·普朗克海洋微生物学研究所的主任妮可·杜比利尔说。“我们想知道这种蠕虫是否进化出了接触这个丰富能量储备的方法。”答案是：是的。研究人员发现蠕虫体内一种酶，可以将微生物PHA分解为动物能够使用的更小分子。高分辨率成像还显示，这种酶是在蠕虫消化其细菌伙伴的相同位置产生的。这一发现表明，蠕虫能够利用存储在其共生细菌内的PHA储备。发现并不仅限于一种海洋蠕虫。当研究小组更广泛地检查动物基因组时，他们在超过66种跨越九个不同门类的物种中发现了相关酶。实验室测试显示，来自非常远缘动物的酶，包括海绵、蚯蚓和水铃虫，也能降解微生物PHA。“这才是真正的惊喜，”来自不来梅墨克斯·普朗克海洋微生物学研究所的第一作者卡罗琳·蔡德勒说。“起初在一种海洋蠕虫中发现的情况，结果却是生活树上不同分支的动物都具备这种广泛的能力。” PHA生物塑料 PHA作为微生物的能量和碳储备，同时也用于制造生物可降解塑料。在工业生产中，细菌在大型发酵罐中被培养，获得丰富的碳源，如糖、淀粉或植物油。在合适的条件下，细菌会积累大量的PHA。这些化合物随后可以提取并转化为类似塑料的材料。基于PHA的塑料可以成型，相对能够抵御水，并保持足够稳定，以用于各种日常用途，它们被应用于食品包装和卫生材料等产品中。在农业中，肥料可以封装在PHA颗粒内，随着塑料的降解逐渐释放内容物。医疗应用包括伤口敷料、药物传输系统，以及在体内慢慢降解的可被吸收的植入物或缝合线。PHA特别引人注目，因为它们的生物循环性：由微生物制造，亦可通过生物过程降解。尽管如此，它们在生物塑料市场上目前只占有很小的份额。随着对生物可降解、生物基材料的需求上升，全球生物塑料的生产能力预计在未来几年将大幅增长，情况可能会有所改变。新的发现通过显示许多水生和陆生动物也携带能够降解PHA的酶，为这一图景增添了新的维度。 自然生物塑料在环境中广泛存在 微生物PHA自然存在于世界各地的土壤、沉积物和水环境中。微生物在其拥有超过所需的碳时会产生PHA，将这一多余的碳储存以备后用。PHA还属于相对少数完全生物可降解的天然塑料之一。由于PHA越来越多地被制造为传统塑料的可持续替代品，因此对这些物质的兴趣不断增加。因此，科学家们正更加关注这些材料在自然环境中如何被分解。杜比利尔及其同事的研究成果表明，动物可能会与微生物一起帮助降解天然生物塑料。更重要的是，这些结果表明，动物能够接触到微生物碳储备，而科学家以前认为这些储备是无法使用的。“我们的研究改变了我们对谁可以使用这些微生物碳储备的理解，”共同通讯作者玛吉·索金说，她在不来梅墨克斯·普朗克海洋微生物学研究所进行了大部分研究，现任...。