吃掉聚乙烯

在家里扫着地，突然，就发现了拯救地球的秘诀———一种“吃进去的是塑料，挤出来的是抗冻剂”的虫子。

单看这样的文章开头，你或许以为误拿了某部科幻电影的剧本。按照常理，之后的剧情发展大概是这样的：科学家们开始大规模养殖这种虫子，未成想吃塑料的饮食习惯改变触发虫子变异，然后，就没有然后了……

幸好，在现实生活里，剧情并没有按“人类大战异形虫”的脚本上演。至少从现阶段来看，被一名西班牙科研人员偶然发现的能吃塑料的大蜡螟幼虫，似乎就是未来解决白色污染的关键。

白色污染，百年大战

在开始这一堪称神奇的故事前，有必要先科普一下白色污染。

白色污染是人们对难降解的塑料垃圾（多指塑料袋）污染环境的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，以致环境严重污染的现象。

据统计，人们日常生活中约92%的塑料制品来源是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。前者常被用作购物袋、食品包装袋以及工农业用薄膜等，后者则主要用于包装纺织品、针棉品、服装、衬衫等。本文提到的塑料便是聚乙烯。

聚乙烯占据了全部塑料制品生产的40%。每年，全球大约生产8000万吨聚乙烯，人们要使用约1万亿个塑料袋。尽管聚乙烯在人们的日常生活中应用非常普遍，以至于经常被忽视，但它却给生态环境，特别是海洋生态环境造成严重负担。

在欧盟27国以及挪威和瑞士范围内，38%的塑料制品直接被填埋。而2014年美国环境保护局数据显示，当年全美共生产3325万吨塑料制品，其中仅9.5%被循环利用，另有15%被焚烧，其余的75.5%全被填埋。

这些被直接丢弃的聚乙烯制品非常难降解。低密度聚乙烯塑料袋大概需要100年才能完全降解，而最顽固的聚乙烯甚至需要400年才能降解。它们堆砌在生态环境中，堵塞生态循环，让其他生物不堪重负。

今年2月，挪威一头重约20吨的鲸搁浅。人们将其解剖发现，其体内有30个塑料袋，最长的竟达2.5米。有专家指出，这些塑料袋使这头鲸很痛苦，它只好“一心求死”。

据悉，每年有约800万吨塑料垃圾进入海洋。如果不采取有效措施加以控制，到2025年，海洋中塑料垃圾总量将达1.55亿吨，而到2050年，海洋中塑料垃圾的重量将超过鱼类总和。

害虫的逆袭

上述铺垫或许能有助于你更好地理解，发现能消化聚乙烯的虫子究竟对人类乃至整个世界而言，是多大的福音。

西班牙坎塔夫里亚生物医学和生物技术学院的生物学家费德丽卡·贝尔托基尼就是那个“一不小心就发现了拯救地球秘诀”的人。

据法新社报道，爱好养蜂的贝尔托基尼在清理蜂巢时，随手用超市的购物袋把在其中偷吃蜂蜡的虫子装在一起，她没想到，“过了一会儿，看见袋子上全是洞，虫子到处爬”。

这种偷吃蜂蜡的虫子就是本文的主角：大蜡螟的幼虫。大蜡螟会将虫卵下在蜂巢中，幼虫在化蛹成蛾之前，以蜂蜡为食。大蜡螟因此被养蜂业视为害虫，而它的幼虫此前的主要用途就是作鱼饵。

惊讶于大蜡螟“吃货”幼虫对塑料的“战斗力”，贝尔托基尼联合英国剑桥大学的生化学家保罗·邦贝利和克里斯托弗·豪等人，共同开展对这种幼虫的研究，以确定它们究竟能以多快的速度，消耗多少对环境有害的塑料。

科研人员进行的第一项实验是，把100只虫子放在一只塑料袋上，结果不到40分钟，袋子上已开始出现小洞，12个小时后，虫子已吃掉92毫克的塑料制品，比用真菌和细菌进行生物降解的速率要快得多。

此前的科学实验结果显示，用真菌简青霉培养液浸泡3个月后，聚乙烯出现降解。而暴露在细菌星状诺卡氏菌的环境中4～7个月，聚乙烯也会开始降解。这样算出的采用真菌和细菌对塑料进行生物降解的速率仅为每天0.13毫克。即便动用强腐蚀性的硝酸，也需要3个月才能攻破聚乙烯强大的碳氢链。

贝尔托基尼等人进行的第二项实验则确认，这种幼虫能将塑料“大餐”完全消化，并打破聚乙烯稳定的碳氢链结构，将其分解成乙二醇。而乙二醇常被用作抗冻剂。

第三项实验的结果更加驚人：将捣碎的幼虫放在塑料袋上，也能得出类似结果，这说明幼虫体内的某种酶或其他特定物质是塑料的克星。

不过，目前尚不清楚这种物质是单一酶还是多分子化合物。

万里长征第一步

在解释为何这种幼虫能消化塑料时，贝尔托基尼说，大蜡螟传统意义上以蜂蜡为食，而蜡是种聚合物，相当于“自然界的塑料”，与聚乙烯的化学结构“多有相似”。

为应对白色污染问题，贝尔托基尼认为，“将数百万只幼虫放到塑料袋上肯定不可行”。目前科研人员仍需确定这种能分解塑料的特定物质，并据此人工生产活性剂。

贝尔托基尼说：“毛毛虫产生了某种破坏塑料袋中化学键的物质，它可能来自于唾液腺，也可能是肠道中的共生细菌。我们下一步就是弄清楚反应过程中的分子过程，并查明我们是否能分离出负责降解过程的物质。”

研究人员认为，如果降解过程的分子机理被揭晓，鉴于大蜡螟幼虫消化聚乙烯的速率惊人，工业规模的生物技术将会成为解决聚乙烯废物的主要方案。

该研究已发表在4月24日的美国《当代生物学》期刊上。研究人员在文章中写道：“我们计划将这一发现转化成解决塑料垃圾的有效方法，从无可避免的塑料累积所产生的后果中，拯救包括海洋、河流等在内的整个环境。”

文章还说，“不过，我们也不应因为知道如何生物降解聚乙烯，就故意将其丢弃到环境中。”

值得注意的是，由于关键机制尚待确定，用大蜡螟幼虫来应对白色污染只能说是“万里长征走出了第一步”。

美国密歇根州立大学包装学院负责人苏珊·塞尔克说：“从发现某种能生物降解聚乙烯的物质，到创造出整个生物降解的有用系统，需要走很长的路。”

吃塑料，不止一种虫子

在贝尔托基尼等人之前，已有不少科学家对生物降解塑料做了有益探索，其中就包括中国的科研人员。

2015年，北京航空航天大学教授杨军和深圳华大基因公司的赵姣等在美国《环境科学与技术》月刊上合作发表了两篇姊妹研究论文，证明黄粉虫的幼虫可降解聚苯乙烯。

该研究显示，以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源，黄粉虫幼虫可存活1个月以上，最后发育成为成虫，其所啮食的聚苯乙烯则被完全降解矿化为二氧化碳或同化为虫体脂肪。

杨军团队2014年的研究发现，印度谷螟幼虫能咀嚼和进食聚乙烯薄膜，幼虫肠道分离出能降解聚乙烯的两种菌株，即肠杆菌属YT1和芽孢杆菌YP1。随后研究团队发现，黄粉虫幼虫“吃”塑料更厉害，可将泡沫塑料作为唯一食品。

黄粉虫又叫面包虫，原产于北美洲。杨军团队的实验发现，100只黄粉虫每天可吃掉34～39毫克的泡沫塑料。实验还进一步在幼虫肠道中成功分离出可利用聚苯乙烯为唯一碳源进行生长的聚苯乙烯降解细菌———微小杆菌YT2。目前，该菌株已保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心和国家基因库。endprint