牛太牛了!牛胃竟然能消化塑料,科學家:世界難題不難…


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牛太牛了!牛胃竟然能消化塑料,科學家:世界難題不難了

塑料污染一直都是世界難題,是環保“殺手”。科學界一直在不斷攻克,但由於培養降解塑料的微生物成本太高,難以量產。在《生物工程與生物技術前沿》上出現一篇報告:

用牛胃中的微生物分解塑料——這是一種可持續的減少垃圾的方法。

什麼意思!難道牛可以吃塑料?這麼簡單為什麼大家以前沒想到?這事還得從牛吃的是草,長的卻是肌肉說起。

靈感

牛不吃肉卻比食肉動物健壯,因為牛有一套特殊的消化系統,系統內存在大量的微生物。人吃菜,吃的是“寂寞”。因為人類無法分解吸收蔬菜中最主要的能量——纖維素。纖維素是植物細胞細胞壁的主要成分,結構極為穩定,由大量葡萄糖小分子聚合而成。

人體微生物難以拆開鏈接葡糖糖分子的糖苷鍵,都是嚼吧嚼吧成絲狀後,便嚥下去。由於無法分解,它還要出來,腸道的排異反應就會加快腸道蠕動,希望趕緊把它趕出去。因此,蔬菜有清腸道、助消化的功效。

牛吃菜,吃的是“靈魂”。牛是一種反芻動物。牛把草嚼一嚼嚥下去,如果不夠碎,牛會再吐回嘴裡進行二次咀嚼。有的時候為了躲避天敵或者趕路,牛會快速吃草,隨便嚼兩下就嚥下去,存儲起來,等沒事的時候再吐回嘴裡“細嚼慢嚥”。

牛囤草的地方叫做“瘤胃”,如果切好端餐桌上則叫“毛肚”。牛還有另三個胃分別是網胃(金錢肚)、重瓣胃(千層肚),皺胃(牛肚)。

四個胃的作用為:浸泡、分解——研磨、過濾——擠乾、排汁——酸化分解。這一套流程下來,再加上腸道進行吸收,才能榨出纖維素中的精華。

在這過程中,最重要就是在瘤胃中“浸泡”。草並非浸泡在水中,而是大量微生物分泌出的纖維素酶中。當纖維素酶可以拆解糖苷鍵,促使葡萄糖更容易被吸收。牛反芻就是為了讓草足夠碎,更容易被瘤胃中的微生物分解,後面的流程則是為了高效吸收。

在木本植物中,纖維素有個更為穩定、結構更為緻密的“兄弟”木質素,它們相互連接,同為植物細胞壁主要成分,與塑料一樣都是高聚物、不溶於水、極為穩定。

塑料污染就像“當初的木質素污染”

2.9~3.6億年前的石炭紀,木質素出現,基於其結構緻密,植物在它的幫助下可以長成參天大樹,但也是結構緻密,沒有微生物可以降解它。

當時高大的樹木死後無法腐爛,鎖住了大量的碳,阻止了地球碳循環,到最後地球陸地上足足覆蓋了30米高的植物屍體,眼看著所有生命即將終結,地球終於進化出一種可以高效分解木質素的真菌,解決了這場危機。

你有沒有發現,如今塑料污染不就是“當初的木質素”嗎?因此,科學家希望像當初地球進化出的“真菌”一樣,找到某種可以“吃塑料”的微生物,解決塑料污染問題。

維也納的一個研究團隊突然奇想:既然瘤胃中巨大的微生物群落,可以分解植物聚合物,那麼是否可以分解塑料呢?

實驗

由於西方人對動物內臟不太感興趣,他們很容易就在一家屠宰場找到了大量的瘤胃,從中提取了大量的微生物群落液體。

他們找來了三種塑料(PET、PBAT、PEF),分別都弄成了兩份:一份為粉末狀,像牛反芻咀嚼後的產物;一份為薄膜狀,像塑料袋。接著把這6份材料分別與6份瘤胃液一起孵育,果不其然這三種塑料都被分解了,而且粉末分解得更快。

研究人員更進一步,將瘤胃中的微生物進行分離,每次一種微生物單獨與塑料進行實驗,結果發現還是微生物組合液更高效。說明微生物分解塑料屬於“團隊作戰”,需要多種微生物分泌多種酶進行分解,而不是某種微生物單獨具備分解能力。以前的塑料降解研究,科學家大多都擅長於用某種微生物“單刀作戰”,這次研究為以後提供了一種新的方向。

雖然這次實驗同樣是在實驗室中小規模進行,但奧地利自然資源與生命科學大學的Ribitsch博士表示:屠宰場每天會積累大量的瘤胃,想要擴大規模並不困難。通過這次偶然發現,說明了微生物群落是一種潛在生態資源,即使很多生物近在眼前,但人類對它們還是知之甚少。除此之外,西方人可能不了解毛肚很少吃,瘤胃液在我們這兒不好取。