细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料
2016-04-29 09:50:00   来源:人民网
内容摘要
塑料是当今社会中必不可少的材料,在经济和生活中的应用非常广泛。不过,废旧塑料的处理却是令全世界十分头疼的难题,一旦被丢弃,就会变成大自然中难以被降解的顽固垃圾,威胁着整个地球的环境。

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网近日,日本科学家通过分析发现,一种可以“吃掉”塑料的细菌有望成为塑料垃圾的“终结者”。

日本庆应大学和京都工艺纤维大学的课题研究组与日本企业共同研究的这一课题,通过采集多种环境样本,将微生物投入以PET薄膜为主要碳源的培养基中,发现有多种微生物都聚集在PET薄膜上,对其进行分解,研究人员成功地从该微生物群中分离出了PET分解细菌,并将其命名为“Ideonella sakaiensis 201—F6株”细菌。

这种细菌不但可以分解PET,还能够以此为营养源进行繁殖。研究人员在实验中发现,201—F6株的强大功能分别来自于两种被研究人员称为“PETase”和“MHETase”的酶,这两种酶可以帮助201—F6株在常温下将PET稳定的结构高效地分解成对苯二甲酸和乙二醇。生成的对苯二甲酸与乙二醇能够被微生物进一步分解,最终变成二氧化碳和水。

PET是以石油为原料制造而成的,与我们的生活息息相关。日常生活中的许多食品包装、电器部件甚至服装材料都是由PET制成的。据研究人员介绍,2013年,全球的PET树脂总产量约为5600万吨,能够被回收利用的却只有极小的一部分。目前,回收PET的方式主要是通过化学处理,这个过程中所消耗的燃料资源也非常巨大。相比而言,利用生物分解PET的方法能耗小,也更环保。

那么,有了这个发现,是不是意味着我们离“PET生物循环再利用”的大规模应用就不远了呢?

情况其实还没有那么乐观,“Ideonella sakaiensis 201—F6株”分解一块指甲盖大小的塑料薄膜就需要6周时间,目前的降解效率还很低。研究人员表示,会考虑利用转基因等方式让这种细菌变得更加“强大”,未来也将继续研究利用微生物处理PET的方法。目前,这项研究成果虽然对于自然保护而言还是个远景,但至少已经找到了对付顽固垃圾的新思路,这颠覆了此前大家普遍认为自然界中的生物无法分解塑料的观念。

肉眼看不到的细菌,其实也能在我们的生活中发挥巨大的作用。近年来,此类研究在日本大行其道,东京大学的科学家就曾尝试着在水田中利用土壤中存在的大量微生物进行发电。很多看上去“微不足道”的物质,只要搭上科学的顺风车,就能在一定程度上改变自然和人类的生活。

 

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网【能源】细菌太阳能微流体板可持久供电

美国宾汉顿大学的研究人员首次通过将9个细菌太阳能电池连接到一个微流体生物太阳能板上,持续获得了最大功率5.59瓦的清洁电力,这一研究成果有望颠覆传统太阳能发电方式。

目前,新的生物太阳能研究重点之一是利用几乎在地球每个陆地和水生生物栖息地都能发现的蓝藻作为可持续能源的资源。2015年,该研究团队通过改变用在电池上的正负极材料,建造了一个较好的生物太阳能电池,同时设计了一个基于微流控的小型单腔装置安置细菌,以替代传统的双腔生物太阳能电池。而这一次,研究人员以3×3的模式连接了9个相同的生物太阳能电池,形成一个可扩展和堆叠的生物太阳能电池板,通过细菌的光合作用和呼吸活动,连续产生了60小时的电力。

这种细菌发电是在微流控生物太阳能板中进行的,研究人员通过小型化器件结构和在面板上连接多个微型电池,可使这种生物太阳能电池板的性能显著提高,这或将克服生物太阳能电池研究面临的障碍,使生物太阳能电池可持续、更高效地产生电力。

研究人员认为,该研究有助加深人们对在控制良好的微环境下,一个较小微生物群中光合细胞外电子转移过程的理解,从而为基本的生物太阳能电池研究搭建起一个多功能平台。”“这一突破可以最大限度地提高发电能力/能源效率/可持续性。现在只能部分理解蓝藻或藻类的代谢途径,其显著的低功率密度和低能量效率尚不适用于实际。由此,需要进行额外的基础研究搞清楚细菌的新陈代谢和生物太阳能应用的生产潜力。

该大学托马斯.J·沃森工程和应用科学学校电气和计算机工程助理教授肖恩·崔(音译)说:“一旦这种生物太阳能电池板发挥作用,可以为小型无线遥控系统及不便频繁更换电池的远程站点无线传感器提供持久电力。”

 

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网【研究】细菌对抗抗生素的秘密武器

所有生物的生长都需要磷酸盐,这就是为什么每年全世界的农作物种植需要大量磷肥。

在海洋中的一些区域营养成分很少,许多生物的生长都非常缓慢,因此一些细菌进化出高级机制能够从其他物质中提取磷酸盐。

这些物质是由许多原始有机体产生,构成了海洋环境中最大的磷元素储备。其中许多化合物都是毒性物质(抗生素),对于一些海洋生物的生存具有保护性意义。

一些细菌能够将磷酸化合物转化为磷酸盐促进其生长,它们进化出一套由14个蛋白质组成的体系,其中有大约一半是与底物的化学转化有关的酶。

有5种酶会在细胞内形成一个大的叫做C-P裂解酶的复合体,能够催化磷酸化合物转化的五步化学反应中的两步。

来自英国的科学家最近发表了最新研究进展,他们通过研究确定了C-P裂解酶复合体的精确分子结构,首次揭秘了细菌这一秘密武器的工作机制。

利用X射线晶体显像技术和电子显微镜技术,研究人员完成了对这一复合体中四个酶的细节展示,同时还找到了第五个酶在复合体中所处的位置。

研究人员指出,他们希望通过这项研究更新人们对细菌在极端环境下如何存活以及如何分解特定抗生素的认识。

从长远角度来说,这项研究成果还可用于水净化技术的开发,以移除饮用水中的杀虫剂污染,以及避免细菌产生抗生素抵抗。

 

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网【创意】能画画能染布,细菌也能创造美

利用细菌来创造美,这技术并不新鲜,东晋时期的中国人早已会制造一种细菌纤维—把茶叶和糖放在一起发酵,利用里面生成的酵母菌、醋酸菌和乳酸菌的共生体红茶菌,制成一种看起来色泽鲜艳的名为“红茶菇”的饮料。这种技术从未止步,发展到今天已有细菌服饰、细菌艺术画等种种令人叹为观止的作品。

 

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网细菌灯具

我们知道马尔代夫有一个出名的荧光海滩,那里的一些会发光的微生物。正是受到这个现象的启发,设计师特蕾莎·凡·冬肯设计出了一种有生命的细菌灯。

这个灯不需要通电,但它只能亮两天。它的灯管里装的是人造海水和一些会发光的细菌。使用时,只需轻轻推它几下,它内部的人造海水便会产生不断的起伏,里面的细菌就会发光。

 

细菌用处多!除了发电和织布,竟然还可以“吃掉”塑料 科技世界网细菌画

艺术家丽雅·吉罗用人工培养的一些微小藻类生物,制作出一幅幅美丽的艺术画。只需要把这种感光性微生物放置到含有化学营养物质的培养皿内,然后放到一种感光材料上方,因为敏感的细菌可以吸收并发出亮度不等的光,于是感光材料上就会出现一幅“细菌画”,有时需要4天时间才能完成一幅作品。

 

细菌布料

英国设计师娜塔塞从龙蒿等香草的生长环境中取得土壤样本,分离出一些链霉菌属的细菌放到培养皿中培养。这些土壤细菌本身就有颜色,她将丝织物放入培育着细菌的土壤中令其着色,创造出独一无二的色彩和图案。(如需转载,请注明来源自科技世界网)

 

 

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