人們每天使用的塑料袋、塑料瓶和塑料包裝無(wú)處不在，雖然方便了生活，卻也留下了巨大的環(huán)境隱患。很多不起眼的廢塑料因?yàn)闊o(wú)法降解，不僅造成“白色污染”，甚至還對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、動(dòng)物生存和土地資源構(gòu)成威脅。那么自然界有沒(méi)有什么生物能夠降解塑料呢？
為斜紋夜蛾與草地貪夜蛾幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯的生物降解的邏輯。（課題組供圖）
近日，浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院教授吳鴻、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物與微生物研究所副研究員張玨鋒、浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士研究生唐婭媛等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，發(fā)現(xiàn)了斜紋夜蛾與草地貪夜蛾幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯具有生物降解能力，最新研究成果論文發(fā)表在《危險(xiǎn)材料雜志》上。
“該研究不僅首次證實(shí)了兩種夜蛾科幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯的生物降解能力，相關(guān)成果也是對(duì)微塑料影響農(nóng)林昆蟲(chóng)的重要補(bǔ)充?！眳区櫿f(shuō)，該研究提出了一種主要由腸道菌群介導(dǎo)的降解機(jī)制，說(shuō)明了宿主和腸道微生物菌群共同對(duì)聚苯乙烯的生物降解起作用。這一突破，激發(fā)了通過(guò)分離關(guān)鍵的微生物-酶共生體來(lái)開(kāi)發(fā)塑料降解系統(tǒng)的可行性，為塑料廢物處理提供了一種可持續(xù)的高效、環(huán)保解決方案。
大家常見(jiàn)的塑料，也就是聚苯乙烯在農(nóng)業(yè)上的有著廣泛的應(yīng)用，包括農(nóng)藥緩釋載體、地膜、土壤改良劑、保溫膜以及水培植物漂浮板等，在助力農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的微塑料及納米塑料濃度的增加。
“這些微塑料及其代謝產(chǎn)物會(huì)對(duì)土壤微生物群落，以及暴露其環(huán)境中的蚯蚓、蝸牛以及各種昆蟲(chóng)產(chǎn)生影響，并還可能通過(guò)食物鏈積累與轉(zhuǎn)移，進(jìn)而對(duì)各種形式的生物體造成毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。”論文第一作者、浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士研究生唐婭媛介紹說(shuō)，塑料的生物降解主要集中在鞘翅目擬步甲科及鱗翅目蠟螟科，而夜蛾科幼蟲(chóng)對(duì)塑料的生物降解知之甚少。作為農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中的重大害蟲(chóng)斜紋夜蛾和草地貪夜蛾，極易通過(guò)攝食和呼吸暴露于塑料環(huán)境中，然而這兩種幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯是否有生物降解能力，以及塑料對(duì)它們存在何種影響，此前尚未得知。
唐婭媛的相關(guān)研究表明，聚苯乙烯在經(jīng)過(guò)幼蟲(chóng)消化系統(tǒng)的“加工”后，排泄物的熱穩(wěn)定性變差，含氧官能團(tuán)(C-O, C=O, -OH)增多且殘留聚合物分子量顯著降低。幼蟲(chóng)取食聚苯乙烯后腸道微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，分別探明了兩種幼蟲(chóng)腸道中與聚苯乙烯生物降解相關(guān)的核心菌群，且預(yù)測(cè)到與降解相關(guān)的酶（單加氧酶，雙加氧酶，過(guò)氧化物酶，角質(zhì)酶等）在取食聚苯乙烯的幼蟲(chóng)腸道中顯著上調(diào)；研究結(jié)果表明了擁有更多聚苯乙烯生物標(biāo)志物組成的協(xié)同代謝網(wǎng)絡(luò)，更有利于幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯的高效取食與降解。
此外，幼蟲(chóng)體內(nèi)檢測(cè)到的聚苯乙烯代謝產(chǎn)物與取食塑料后腸道核心菌群的富集正相關(guān)；降解過(guò)程中代謝途徑的改變，尤其是碳水化合物與脂質(zhì)代謝途徑的紊亂，揭示了幼蟲(chóng)對(duì)聚苯乙烯的應(yīng)激反應(yīng)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138178
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/4/542656.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2025.4.23
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