2014年12月3日，北京航空航天大学化学与环境学院杨军研究组和美国斯坦福大学吴唯民高级研究员、深圳华大基因公司赵姣博士在环境科学与技术领域顶尖期刊《Environmental Science and Technology》（ES&T）上发表了题为“Evidence of polyethylene biodegradation by bacterial strains from the guts of plastic-eating waxworms（从啮噬塑料的蜡虫肠道中分离的细菌生物降解聚乙烯的验证研究）”的研究论文，首次以全面证据揭示了蜡虫肠道内存在有效降解聚乙烯塑料的细菌。（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es504038a）
聚乙烯是以石油为原料的乙烯单体聚合而成的聚合物。1939年在美国开始工业性生产。目前，全球的聚乙烯塑料产量达1.4亿吨，广泛应用于工业、农业和日常生活制品。尽管聚乙烯塑料可以回收再利用，但仍有超过40%的塑料制品的使用寿命低于一个月，大量的废弃聚乙烯塑料进入环境，造成污染。聚乙烯的分子量高达数万至数十万，并且分子结构稳定。过去有人作过研究，估计聚乙烯会在自然环境中稳定存在长达300年以上而不被微生物分解。事实上，废弃塑料导致的白色污染和海洋塑料浮渣是个近五十年来长期困扰科学和工程界的世界环境难题。
上世纪七十年代开始，研究人员就开始研究塑料废弃物在自然环境中的降解性，从土壤、污泥、堆肥、海洋和垃圾填埋场等环境中寻找可能降解聚乙烯的微生物。结果表明，聚乙烯只有在紫外照射、高温加热和高浓度强酸进行预处理后，才可能被微生物进一步降解。目前研究者仍在致力于分离寻找能直接降解聚乙烯的微生物。
10余年前，杨军博士在自己厨房里观察到装有小米、面粉等粮食的聚乙烯塑料袋储存一段时间后，会出现大量小孔和存在米虫蛾子。从这一自然现象出发，他和他的研究组开展了10多年的有关昆虫降解塑料的持续研究。这篇发表在ES&T上的论文是其中的重要成果之一。
该文章报道了他们成功从啮噬聚乙烯塑料袋的蜡虫肠道中分离出两株可以利用聚乙烯作为唯一碳源进行生长的细菌，即芽孢杆菌YP1（Bacillus spp. YP1）和阿氏肠杆菌YT1（Enterobacter asburiae YT1）。以上菌株已保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心和国家基因库。
他们通过多种试验和仪器分析充分证实，不经预处理的聚乙烯可以被以上肠道微生物作为唯一有机碳源分解利用。依照美国测试与材料学会（ASTM）方法，将这两株细菌聚涂抹在无碳琼脂固体培养基上的聚乙烯膜表面进行培养。28天后，这两株细菌在聚乙烯膜表面生成稳定的生物膜，在聚乙烯膜表面造成明显的结构侵蚀。仪器分析证实生成了标志碳氢键被氧化的羰基基团，聚乙烯膜表面的亲水性增加。60天液体培养试验表明，聚乙烯膜的减重可达10%，残留物的分子量明显降低，在液体培养基中检测出大量水溶性的低分子中间产物。以上结果相互验证了聚乙烯膜的确被上述微生物降解了。
该研究提供了有力的科学证据，证实微生物能直接有效地降解聚乙烯，同时也揭示了具有取食塑料行为的昆虫的肠道可能是发现降解塑料的微生物的重要来源。这为开发生物降解高分子材料和废弃物的技术提供了一条全新的思路。
作者中的杨宇是江雷教授和杨军副教授合作指导的博士生，吴唯民博士指导和参加了研究工作，赵姣博士参加了微生物分子生物学分析工作。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（973）以及深圳市生物能源重点实验室的资助。
文章在ES&T发表的当日，美国化学会（ACS）新闻周刊PressPac从ACS 主办的40多种学术期刊本周发表的文章中选择此项成果作了头条报道，美国化学与工程新闻（C&EN）进行了采访报道。其后，科学美国人（Scientific American）、美国环境工程师与科学家协会（AAEES）、英国化学工程师协会 (IChemE) 、美国科学日报（ScienceDaily）和欧洲塑料加工杂志（EPPM）等网站均作了报道。
相关链接
ES&T快报
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es504038a
美国化学会（ACS） PressPac 头条
http://www.acs.org/content/acs/en/pressroom.html
美国化学会（ACS） PressPac 正文
http://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2014/acs-presspac-december-3-2014/gut-bacteria-from-a-worm-can-degrade-plastic.html
美国化学与工程新闻（C&EN）
http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/12/Pantry-Pests-Harbor-Plastic-Chomping.html
科学美国人（Scientific American）
http://www.scientificamerican.com/article/pantry-pests-harbor-plastic-chomping-bacteria/
美国环境工程师与科学家协会（AAEES）
http://www.aaees.org/
英国化学工程师协会（IChemE）
http://www.tcetoday.com/latest%20news.aspx
ScienceDaily
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141203111130.htm
欧洲塑料加工杂志（EPPM）
http://www.eppm.com/materials/worm-gut-bacteria-can-degrade-plastics/
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