物體表面的細菌群體會自然聚集在一起并粘附其上,形成一種“生物膜”(biofilm)。舉個例子,咱每天早上刷牙時仔細清刷的牙菌斑(牙垢)就是一種頑固的生物膜。而在微生物學家看來,細菌生物膜是極具潛力的微塑料捕手。近期,有研究團隊基于粘性細菌打造了帶狀的微生物網(wǎng),可高效捕獲污水中的微塑料,并形成可被回收利用的斑塊。
微塑料通常會在生產制造、物品分解(如購物袋或水瓶)或日?;顒樱ㄈ缒猃圱恤之類的合成纖維織物的清洗或含微珠的個人護理產品的使用)的過程中意外釋放到環(huán)境里。
盡管它們尺寸很小,但進入環(huán)境后,它們威脅很大。微塑料不易生物降解,因此它們會長時間停留,還會吸收和積累有毒化學物質。它們會散至廢水和海洋,危及直接或間接食用了它們的海洋動物,最終順著食物鏈,進入人類身體。
根據(jù)國際海事組織(IMO)的數(shù)據(jù),在2018年,發(fā)現(xiàn)超過114種水生生物體內含有微塑料,研究人員還在鹽、生菜、蘋果等食物中檢測出了微塑料。但目前還沒有任何一種通用且可持續(xù)的方法來解決微塑料難題。
全世界的研究人員正致力于尋找方法來應對這項挑戰(zhàn)。
來自香港理工大學的微生物學家西爾維婭·劉(Sylvia Yang Liu)帶領團隊提供了新的思路,該團隊設計了一種由綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa,又稱銅綠假單胞菌)組成的細菌生物膜。這種膜能固定并吸收漫游于水中的微塑料,然后帶著它們沉至水底,而更為重要和精彩的一步在于:
由于綠膿桿菌網(wǎng)膜具備“捕獲-釋放機制”,這意味著研究人員可以將細菌捕獲的微塑料再釋放出來,這些微塑料便可進行循環(huán)利用。整個過程高效而又綠色。
英國愛丁堡大學的研究員喬安娜?薩德勒(Joanna Sadler)雖未參與此項研究,但對其高度贊賞:“這是利用生物膜工程學方法解決塑料污染危機的關鍵創(chuàng)新應用。處理微塑料的最大挑戰(zhàn)之一就是捕捉尺寸如此微小的顆粒,而劉的團隊已經(jīng)證明了細菌生物膜是解決這方面難題的利器,它有望進一步發(fā)展成為現(xiàn)實世界的廢水處理技術。”
當然,新研究毫無疑問只是初步的。劉等人的工作僅僅是完成于受控的實驗室條件下的概念驗證(proof-of-concept)實驗,尚未在海洋或下水道中開展測試;此外,他們設計的生物膜的綠膿桿菌能產生多種致病物質,對人體健康有威脅,因此可能難以在大規(guī)模項目中使用。
不過研究團隊充滿信心地表示:方法是可以被復制的,他們接下來會嘗試尋找能直接在污水或其他水環(huán)境里形成自然生物膜的細菌。
英國思克萊德大學的分子微生物學家尼古拉斯?塔克(Nicholas Tucker)表示:“就微塑料捕獲的角度來看,這項成果是相當吸引人的,而更值得關注的下一步工作就是驗證它能否規(guī)?;?、體系化。”塔克指出,研究者應該嘗試在更多不同類型的表面去生長生物膜,找到最合適的“基底”。