这种塑料会在深海中消失——微生物促成了这一过程

尽管生物基塑料日益普及，塑料污染仍是全球最紧迫的环境问题之一。根据经合组织(OECD)的《全球塑料展望》(2022年)，2019年全球产生约3.53亿公吨塑料垃圾，其中近170万公吨直接流入水生生态系统。大部分废弃物被困在大型旋转洋流（即环流）中，形成了存在于太平洋、大西洋和印度洋的臭名昭著的"垃圾带"。

为解决此问题，研究人员一直在寻找能在深海环境中更可靠降解的塑料。一种有前景的候选材料是聚(d-乳酸-共-3-羟基丁酸酯)（简称LAHB），这是一种利用工程化大肠杆菌生物合成的乳酸基聚酯。迄今为止，LAHB已在河水和浅海水中展现出作为可生物降解聚合物的强大潜力。

2025年7月1日在线发布并于同年10月1日刊载于《聚合物降解与稳定性》期刊第240卷的研究中，日本科学家首次证实LAHB在低温、高压且营养极度匮乏的深海条件下也能发生生物降解。该研究由日本信州大学水域再生研究所的田口精一教授领衔，合作者包括日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)的石井俊一博士与群马大学食品健康科学中心的粕谷贤一教授。

"我们的研究首次证明，微生物合成的乳酸基聚酯LAHB即使在深海海底也能进行活跃的生物降解并完全矿化，而传统PLA在此环境中完全无法降解。"田口教授解释道。

研究团队将两种LAHB薄膜（含6%乳酸的P6LAHB与含13%乳酸的P13LAHB）与传统PLA薄膜对照样本，沉入初岛附近855米深海域。该区域具备深海特征：低温(3.6°C)、高盐度、低溶解氧水平，使微生物难以降解塑料。

经过7个月和13个月浸泡，LAHB薄膜在深海环境下显现出明显的生物降解迹象。P13LAHB薄膜7个月后质量损失30.9%，13个月后损失超82%；P6LAHB呈现相似趋势。相比之下，PLA薄膜同期未出现可测量的质量损失或可见降解，突显其抗微生物降解特性。LAHB薄膜表面产生裂痕并被卵圆形/杆状微生物形成的生物膜覆盖，表明深海微生物正在定殖并分解该塑料；而PLA薄膜表面则完全无生物膜形成。

为解析塑料分解机制，研究人员分析了塑料表面形成的微生物群落——塑际圈。发现不同微生物群发挥独特作用：优势γ-变形菌纲属（含科尔韦氏菌属、假船蛆杆菌属、琼脂降解菌属及UBA7957）分泌胞外聚[3-羟基丁酸酯(3HB)]解聚酶，将长聚合物链分解成二聚体/三聚体等小片段；UBA7959等特定菌种还产生寡聚物水解酶（如PhaZ2），可进一步裂解3HB-3HB或3HB-LA二聚体为单体。

当聚合物被分解成简单结构单元后，α-变形菌门与脱硫杆菌门等微生物继续消耗3HB和乳酸单体。这些微生物群落协同作用，最终将塑料转化为二氧化碳、水及其他无害化合物，使其理想地回归海洋生态系统。

本研究填补了生物基塑料在偏远海洋环境降解机制的关键认知空白。其证实的生物可降解性使其成为开发更安全、更易降解材料的理想选择。

"这项研究攻克了当前生物塑料最关键的局限——缺乏海洋环境降解能力。通过证明LAHB在深海条件下仍可分解矿化，该研究为替代传统塑料提供了更安全的路径，支持向循环生物经济的转型。"田口教授总结道。