陳根：新型速效酶，加速降解塑料_風聞

文/陳根

塑料污染的問題日益嚴峻。自上世紀50年代以來，全球塑料產量幾乎每年都在增加，在2020年達到了3.67億噸之巨。全球塑料年產量最近已超過3.8億噸。但是，大部分塑料在完成使命之後，卻沒有得到妥善的處理**，**在每年產生的2.5億噸塑料廢物中，只有60%被收集。

而塑料廢物如果得不到妥善處理，就會不可避免地進入環境中。塑料污染廣泛分佈於海洋、河流、湖泊和農田，據估計，海洋廢棄物中的塑料比例已經達到92.4%。**並且，**塑料大都有較長的降解週期，因此其能通過食物鏈進入自然生態系統，進行生物積累，進而會對生態環境和人類健康構成嚴重威脅。

因此，塑料污染作為一個嚴重的環境問題，而且是一個每年都在繼續惡化的環境問題，亟待人們的重視。其中，減少塑料污染的關鍵一步，是對塑料的處理。根據塑料降解的機理，降解方法可分為光熱降解，臭氧誘導降解，催化降解和生物降解。

就催化降解來看，塑料是一種高分子量聚合物，不易被環境中的生物體吸收和利用。因此，微生物分泌的胞外酶可以打破聚合物中的化學鍵，將其轉化為短鏈或更小的分子，從而促進其被微生物吸收和利用，一旦塑料的化學鍵被胞外酶分解，短鏈或小分子就會被胞內酶處理，最終轉化為微生物可以利用的碳源。

而近日，據NewAtlas報道，來自得克薩斯大學的科學家們又宣佈利用機器學習設計出了一種新型速效酶，這種酶可以在短短24小時內降解某些形式的塑料，其穩定性使其非常適合大規模採用。

此次研究的啓發來自於2016年，日本的研究人員發現了一種細菌，該細菌利用酶在幾周內就能分解PET塑料。這些酶的一個工程版本被稱為PET酶，進一步提高了性能。

不過，PET酶並不是完美的——PEYT酶不能在低温和不同的pH值範圍內很好地發揮作用，缺乏直接處理未經處理的塑料垃圾的有效性，以及反應速度緩慢。

為了解決這些問題，該團隊開發了一個機器學習模型，可以預測PET酶中的哪些突變會賦予它這些能力。這涉及到密切研究一系列PET塑料產品，包括容器、水瓶和織物，然後使用該模型設計和製造一種被稱為FAST-PET酶（功能性、活性、穩定和耐受性PET酶）的新的和改進的酶。

研究發現，這種新創造的酶在30至50°C的温度和一系列pH值條件下分解PET塑料的能力非常出色。它能夠在一週內幾乎完全降解51種不同的未經處理的PET塑料產品，在一些實驗中，僅在24小時內就能分解塑料。科學家們還展示了一個閉環的PET回收過程，其中FAST-PET酶被用來分解塑料，然後回收的單體被用來對材料進行化學重組。

由於能夠在低温下快速分解消費後的塑料垃圾，研究人員相信他們已經找到了一種便攜的、可負擔的、能夠在工業規模上採用的技術。這項研究已發表在《自然》雜誌上。