細(xì)菌，是一種生活中無處不在的微生物，盡管肉眼看不到它們，卻廣泛地影響我們的生活。塑料，也是一種極為常見的物質(zhì)，誰的身邊會(huì)沒有塑料制成的東西呢？

在漫長(zhǎng)的時(shí)間里，細(xì)菌和塑料之間都是井水不犯河水。因?yàn)樗芰咸€(wěn)定了，在自然環(huán)境中幾乎不能分解。因此，細(xì)菌也就不能利用其中的有機(jī)物，無法在塑料上生長(zhǎng)。然而，最近公布的一項(xiàng)研究，卻神奇般地把細(xì)菌和塑料連接在了一起。

用細(xì)菌制造塑料

塑料是一類高分子材料的統(tǒng)稱，通常是由很多很多個(gè)相同的有機(jī)物小分子聚合在一起而形成。而要把這些小分子連接起來形成塑料，就需要用到一種叫作“聚合反應(yīng)”的化學(xué)反應(yīng)，這屬于化工的范疇。

提到化工，大家想到的總是巨大的鐵罐子、高聳的金屬塔（通常用于混合物的分離提純），以及車間里密密麻麻的各種管道。的確，盡管今天的科技已經(jīng)比兩個(gè)世紀(jì)之前發(fā)展了許多，但化工生產(chǎn)的基本模式一直沒有改變，仍然是“啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)→分離反應(yīng)產(chǎn)物→投入下一步反應(yīng)→分離反應(yīng)產(chǎn)物……得到想要的產(chǎn)品”。

這種模式的優(yōu)勢(shì)在于原理清楚、設(shè)備簡(jiǎn)單、控制可靠，也容易擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。同時(shí)，其缺點(diǎn)也是明顯的：生產(chǎn)的耗能大，容易產(chǎn)生環(huán)境污染，使用的原料多數(shù)有易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)。如今，由于綠色發(fā)展的理念深入人心，滿足節(jié)能、環(huán)保、高效為標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)，才更符合時(shí)代的需求。這就對(duì)化工行業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：能不能讓傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)變得綠色、低碳呢？

而最近公開的一項(xiàng)研究為這個(gè)問題提供了答案：讓細(xì)菌為人類工作，去合成塑料吧！

神奇的生化反應(yīng)

從本質(zhì)上說，用細(xì)菌合成塑料仍是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)。但和實(shí)驗(yàn)室里的燒瓶、化工廠里的反應(yīng)釜①相比，通過細(xì)菌來進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)擁有了諸多優(yōu)勢(shì)：反應(yīng)條件非常溫和，幾乎用不著加熱，也用不到強(qiáng)酸強(qiáng)堿等試劑，否則細(xì)菌自己就先被殺死了；因此，也省去了能適應(yīng)各種苛刻條件的反應(yīng)裝置，總體成本較低；環(huán)境友好，反應(yīng)中產(chǎn)生的有毒有害廢棄物相對(duì)較少。

實(shí)際上，這些優(yōu)點(diǎn)也并不難理解：各類生物體（包括我們自己）本身就是一個(gè)巨大的反應(yīng)容器，每一秒鐘都有許許多多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)正在發(fā)生，從而把氧氣和食物變成我們身體的一部分，以及身體活動(dòng)所需的能量。而我們的身體顯然不可能提供高溫加熱的條件，也不可能加入強(qiáng)酸強(qiáng)堿（胃酸是個(gè)例外）或金屬催化劑，但這些反應(yīng)卻都高效、可靠地默默完成了。

創(chuàng)新基因工程技術(shù)

當(dāng)然，要讓細(xì)菌合成塑料，也是非常不容易的。在這項(xiàng)研究中，科研人員主要做了兩方面的創(chuàng)新。

首先，定制催化該反應(yīng)所需的酶。酶是各種生化反應(yīng)的催化劑，具有催化效能高、專屬性強(qiáng)的特點(diǎn)（比如，唾液淀粉酶就能且只能催化淀粉的水解）。當(dāng)科研人員弄清了某個(gè)酶類的催化機(jī)理之后，就能對(duì)已有的酶類進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造（比如增加或減少一個(gè)氨基酸），甚至憑空訂制一個(gè)新的酶類，從而明顯提高它們對(duì)特定化學(xué)反應(yīng)的催化能力。

其次，改造反應(yīng)的“容器”。在這項(xiàng)研究中，實(shí)際上是將大腸桿菌當(dāng)作了反應(yīng)的容器與基礎(chǔ)。研究人員對(duì)它進(jìn)行了改造，增強(qiáng)了它對(duì)高濃度反應(yīng)原料的耐受性，并能把反應(yīng)產(chǎn)物更快地代謝出去，從而增大了它的“容量”，使反應(yīng)更高效地進(jìn)行。

當(dāng)然，這些改造都涉及基因工程技術(shù)，其操作過程也非常復(fù)雜。整體上來說，該研究實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，能夠大量地制造一種叫作PHA（聚羥基脂肪酸酯）的塑料，全過程清潔、安全，且成本比目前的化工生產(chǎn)要低。這種塑料在新型藥物、光電材料上都有廣泛的用途。因此，該研究引起了廣泛的關(guān)注，也是一個(gè)非常好的開端。

相生相克的細(xì)菌和塑料

我們不僅可以用細(xì)菌來制造塑料，也能用細(xì)菌來“吃掉”塑料。

塑料的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在自然條件下難以分解，是一種可怕的污染源。雖然通過化工技術(shù)能夠分解，但隨之而來的則是高耗能和二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。于是有人想到，能不能通過細(xì)菌來“吃掉”塑料呢？

2016 年，在一個(gè)廢舊塑料瓶回收廠，科研人員在水池底部的污泥中，偶然發(fā)現(xiàn)了一種可以分解PET 塑料的細(xì)菌，隨后將其命名為“大阪堺菌”。PET 的全稱是“聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯”，它被廣泛用于制作飲料瓶、滌綸纖維、電器外殼等，在日常生活中的用量極大。在自然環(huán)境中，它可以保持?jǐn)?shù)百年而不分解，對(duì)環(huán)境而言是一種嚴(yán)重的污染。而這種細(xì)菌卻能夠在非常溫和的條件下，僅用幾個(gè)月的時(shí)間就把大部分PET 都徹底分解為二氧化碳，效果驚人。

隨后，許多科研人員對(duì)這個(gè)方向進(jìn)行了深入研究，通過基因工程將該細(xì)菌進(jìn)行改造、升級(jí)，分解塑料的效率得以進(jìn)一步提高，能夠“吃掉”的塑料種類也有所擴(kuò)展。簡(jiǎn)而言之，通過細(xì)菌來分解塑料的這個(gè)思路，目前看來是很有希望的。

目前，這個(gè)方案想要在生活中落地實(shí)施，最大的難點(diǎn)是價(jià)格太過高昂。希望在不久的將來，隨著技術(shù)的發(fā)展，它的成本能夠降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料污染的有效控制。