海洋生物肠道细菌MCCC 1A18346等12株菌具有降解聚苯乙烯（Polystyrene, PS）塑料功能

相关菌株：

Acinetobacter sp. M1-3=MCCC 1A18346

Acinetobacter sp. R3-2=MCCC 1A21749

Aestuariivita sp. M3-45=MCCC 1A21753

Brevibacterium sp. R3-1D=MCCC 1A18361

Gaetbulibacter sp. M3-2=MCCC 1A18350

Gaetbulibacter sp. M3-10=MCCC 1A21754

Gaetbulibacter sp. M3-32=MCCC 1A21755

Microbacterium sp. M3-33=MCCC 1A18352

Photobacterium sp. M3-41=MCCC 1A18355

Ruegeria sp. M3-42=MCCC 1A18356

Ruegeria sp. M3-6=MCCC 1A19060

Vibrio sp. M3-35=MCCC 1A18353

背景：聚苯乙烯（PS）由苯乙烯单体组成，广泛应用于包装容器和建筑材料，包括发泡聚苯乙烯（EPS）和提取聚苯乙烯（XPS）。EPS比膨胀聚丙烯（EPP）和聚乙烯（EPE）更有可能断裂成小碎片，微塑料被认为是任何尺寸大于1微米且小于5毫米的塑料碎片。散布在海洋农场的PS微塑料也往往被珊瑚、浮游生物、甲壳类动物、软体动物和其他海洋动物吸收，这可能会导致微塑料在各种食物链中的生物累积。尽管塑料污染物在海洋环境中广泛分布，但人们对它们在海洋中的命运或在原地产生微塑料的过程知之甚少。尽管有报道称陆生昆虫幼虫咀嚼PE和EPS，但从未有过海洋多毛类介导的塑料降解的报道。第一例咀嚼EPS的昆虫是黄粉虫（黄粉虫），从该昆虫的肠道中分离出PS降解细菌Exiguobacterium sp. YT2。底栖无脊椎动物是海洋生态系统中的关键物种，经常被用作环境污染的指标。通常，围沙蚕属（Perinereis）的底栖多毛类栖息在海洋表层沉积物中，它们的生活活动包括挖洞、建造和维护廊道，在沉积物-水界面充当生物扰动器，在大多数情况下，诱导增强的有机物矿化。

研究结果：

团队发现近海大块发泡聚苯乙烯（EPS）会被海洋底栖无脊椎动物围沙蚕（Perinereis vancaurica）啃食、钻洞并长期定居其中（图1）。聚苯乙烯塑料在经过沙蚕肠道过程中被消化和部分降解，同时伴随微塑料在肠道内形成，平均直径为0.6±0.2 mm，并排到海洋环境。

图 1聚苯乙烯被围沙蚕摄入并破碎成微塑料

多种围沙蚕肠道菌株可以降解PS塑料（见“相关菌株”），其中Acinetobacter johnsonii M1-3, Brevibacterium casei R3-1D和 Ruegeria arenilitoris M3-42在PS表面形成生物膜并致使塑料破损，聚苯乙烯发生了化学结构变化、解聚、分子量变小并产生代谢中间体（图2）。研究首次报道了围沙蚕塑料咀嚼行为与肠道微生物的关系，以塑料为食改变了肠道微生物菌群结构，富集了聚苯乙烯降解菌。塑料降解菌一方面促进了沙蚕对EPS的消化利用，另一方面也加速了更小微塑料形成，这可能会加速微纳塑料向海洋环境中释放。

图 2菌株R3-1D、M1-3和M3-42降解PS的代谢中间体分析

相关论文：

Zhao, S., Liu, R., Lv, S. et al. Polystyrene-degrading bacteria in the gut microbiome of marine benthic polychaetes support enhanced digestion of plastic fragments. Commun Earth Environ 5, 162 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01318-6.

汇编：Li G. & Zhu Z.

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