物體表面的細(xì)菌群體會(huì)自然聚集在一起并粘附其上,形成一種“生物膜”(biofilm)。舉個(gè)例子,咱每天早上刷牙時(shí)仔細(xì)清刷的牙菌斑(牙垢)就是一種頑固的生物膜。而在微生物學(xué)家看來,細(xì)菌生物膜是極具潛力的微塑料捕手。近期,有研究團(tuán)隊(duì)基于粘性細(xì)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(huì)在生產(chǎn)制造、物品分解(如購物袋或水瓶)或日常活動(dòng)(如尼龍T恤之類的合成纖維織物的清洗或含微珠的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)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(jìn)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(huì)長(zhǎng)時(shí)間停留,還會(huì)吸收和積累有毒化學(xué)物質(zhì)。它們會(huì)散至廢水和海洋,危及直接或間接食用了它們的海洋動(dòng)物,最終順著食物鏈,進(jìn)入人類身體。
根據(jù)國(guó)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(nèi)含有微塑料,研究人員還在鹽、生菜、蘋果等食物中檢測(cè)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(yīng)對(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)。
來自香港理工大學(xué)的微生物學(xué)家西爾維婭·劉(Sylvia Yang Liu)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提供了新的思路,該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種由綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa,又稱銅綠假單胞菌)組成的細(xì)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(jī)制”,這意味著研究人員可以將細(xì)菌捕獲的微塑料再釋放出來,這些微塑料便可進(jìn)行循環(huán)利用。整個(gè)過程高效而又綠色。
英國(guó)愛丁堡大學(xué)的研究員喬安娜?薩德勒(Joanna Sadler)雖未參與此項(xiàng)研究,但對(duì)其高度贊賞:“這是利用生物膜工程學(xué)方法解決塑料污染危機(jī)的關(guān)鍵創(chuàng)新應(yīng)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(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明了細(xì)菌生物膜是解決這方面難題的利器,它有望進(jìn)一步發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)世界的廢水處理技術(shù)。”
當(dāng)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(shí)驗(yàn)室條件下的概念驗(yàn)證(proof-of-concept)實(shí)驗(yàn),尚未在海洋或下水道中開展測(cè)試;此外,他們?cè)O(shè)計(jì)的生物膜的綠膿桿菌能產(chǎn)生多種致病物質(zhì),對(duì)人體健康有威脅,因此可能難以在大規(guī)模項(xiàng)目中使用。
不過研究團(tuán)隊(duì)充滿信心地表示:方法是可以被復(fù)制的,他們接下來會(huì)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(xì)菌。
英國(guó)思克萊德大學(xué)的分子微生物學(xué)家尼古拉斯?塔克(Nicholas Tucker)表示:“就微塑料捕獲的角度來看,這項(xiàng)成果是相當(dāng)吸引人的,而更值得關(guān)注的下一步工作就是驗(yàn)證它能否規(guī)?;Ⅲw系化。”塔克指出,研究者應(yīng)該嘗試在更多不同類型的表面去生長(zhǎng)生物膜,找到最合適的“基底”。