人們每天使用的塑料袋、塑料瓶和塑料包裝無處不在，雖然方便了生活，卻也留下了巨大的環境隱患。很多不起眼的廢塑料因為無法降解，不僅造成“白色污染”，甚至還對農業生產、動物生存和土地資源構成威脅。那么自然界有沒有什么生物能夠降解塑料呢？
為斜紋夜蛾與草地貪夜蛾幼蟲對聚苯乙烯的生物降解的邏輯。（課題組供圖）
近日，浙江農林大學林業與生物技術學院教授吳鴻、浙江省農業科學院植物與微生物研究所副研究員張玨鋒、浙江農林大學林業與生物技術學院博士研究生唐婭媛等，經過長期研究，發現了斜紋夜蛾與草地貪夜蛾幼蟲對聚苯乙烯具有生物降解能力，最新研究成果論文發表在《危險材料雜志》上。
“該研究不僅首次證實了兩種夜蛾科幼蟲對聚苯乙烯的生物降解能力，相關成果也是對微塑料影響農林昆蟲的重要補充。”吳鴻說，該研究提出了一種主要由腸道菌群介導的降解機制，說明了宿主和腸道微生物菌群共同對聚苯乙烯的生物降解起作用。這一突破，激發了通過分離關鍵的微生物-酶共生體來開發塑料降解系統的可行性，為塑料廢物處理提供了一種可持續的高效、環保解決方案。
大家常見的塑料，也就是聚苯乙烯在農業上的有著廣泛的應用，包括農藥緩釋載體、地膜、土壤改良劑、保溫膜以及水培植物漂浮板等，在助力農業發展的同時，也導致農業生態系統中的微塑料及納米塑料濃度的增加。
“這些微塑料及其代謝產物會對土壤微生物群落，以及暴露其環境中的蚯蚓、蝸牛以及各種昆蟲產生影響，并還可能通過食物鏈積累與轉移，進而對各種形式的生物體造成毒理學風險，對生態系統穩定性產生更深遠的影響。”論文第一作者、浙江農林大學林業與生物技術學院博士研究生唐婭媛介紹說，塑料的生物降解主要集中在鞘翅目擬步甲科及鱗翅目蠟螟科，而夜蛾科幼蟲對塑料的生物降解知之甚少。作為農林生態系統中的重大害蟲斜紋夜蛾和草地貪夜蛾，極易通過攝食和呼吸暴露于塑料環境中，然而這兩種幼蟲對聚苯乙烯是否有生物降解能力，以及塑料對它們存在何種影響，此前尚未得知。
唐婭媛的相關研究表明，聚苯乙烯在經過幼蟲消化系統的“加工”后，排泄物的熱穩定性變差，含氧官能團(C-O, C=O, -OH)增多且殘留聚合物分子量顯著降低。幼蟲取食聚苯乙烯后腸道微生物群落結構發生改變，分別探明了兩種幼蟲腸道中與聚苯乙烯生物降解相關的核心菌群，且預測到與降解相關的酶（單加氧酶，雙加氧酶，過氧化物酶，角質酶等）在取食聚苯乙烯的幼蟲腸道中顯著上調；研究結果表明了擁有更多聚苯乙烯生物標志物組成的協同代謝網絡，更有利于幼蟲對聚苯乙烯的高效取食與降解。
此外，幼蟲體內檢測到的聚苯乙烯代謝產物與取食塑料后腸道核心菌群的富集正相關；降解過程中代謝途徑的改變，尤其是碳水化合物與脂質代謝途徑的紊亂，揭示了幼蟲對聚苯乙烯的應激反應。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138178
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