一种能消化塑料和植物废物的细菌！

研究人员首次绘制了一种Comamonas细菌的代谢机制，这种细菌可以消化塑料和植物废物中的化学物质。这一新信息可能会导致新的生物技术平台，利用细菌来帮助回收塑料垃圾。

　　

一种常见的环境细菌：Comamonas testosteroni，有一天可能会成为大自然的塑料回收中心。虽然大多数细菌更喜欢吃糖，但C. testosteroni对植物和塑料中的复杂废物有天然的胃口。

在西北大学领导的一项新的研究中，研究人员首次破译了使C. testosteroni消化看似不可消化的代谢机制。这一新信息可能会导致新的生物技术平台，利用细菌来帮助回收塑料垃圾。

这项研究将于2月6日发表在《自然化学生物学》杂志上。

C. testosteroni几乎无处不在——包括在土壤和污水污泥中。C. testosteroni首次引起研究人员的注意是因为它具有天然的消化合成洗衣液的能力。经过进一步分析，科学家们发现这种天然细菌还能分解塑料和木质素(植物的纤维性木本废物)中的化合物。

尽管其他研究人员一直致力于设计能够分解塑料垃圾的细菌，但阿里斯蒂德认为，具有天然消化塑料能力的细菌更有可能用于大规模回收应用。

西北大学的Ludmilla Aristilde说:“土壤细菌提供了一种未开发的、未充分开发的、自然发生的生化反应资源，可以用来帮助我们处理地球上积累的废物。”“我们发现C. testosteroni的代谢在不同的水平上受到调控，这些水平是整合的。微生物学的力量是惊人的，可以在建立循环经济方面发挥重要作用。”

这项研究由西北大学麦考密克工程学院土木与环境工程副教授Aristilde和博士生Rebecca Wilkes领导，Rebecca Wilkes是该论文的第一作者。这项研究包括来自芝加哥大学、橡树岭国家实验室和丹麦技术大学的合作者。

踢糖

大多数细菌工程项目都涉及大肠杆菌，因为它是研究得最充分的细菌模式生物。但在自然状态下，大肠杆菌很容易消耗各种形式的糖。只要有糖，大肠杆菌就会把糖吃掉，留下塑料化学物质。

Aristilde说:“为不同目的改造细菌是一个费力的过程。”“需要注意的是，C. testosteroni不能使用糖，就是这样。它有天然的遗传限制，阻止了与糖的竞争，使这种细菌成为一个有吸引力的平台。”

然而，C. testosteroni真正想要的是一种不同的碳来源。塑料和木质素等材料含有一圈美味的碳原子化合物。虽然研究人员已经知道睾酮睾酮可以消化这些化合物，但Aristilde和她的团队想知道是如何做到的。

“这些是具有复杂化学键的碳化合物，”Aristilde说。“许多细菌很难把它们分开。”

组合不同的“组学”

为了研究C. testosteroni如何降解这些复杂形式的碳，Aristilde和她的团队结合了多种形式的“组学”分析:转录组学(RNA分子的研究);蛋白质组学(研究蛋白质);代谢组学(研究代谢物);以及通量组学(研究代谢反应)。全面的“多组学”研究是一项庞大的事业，需要各种不同的技术。阿里斯蒂德领导着少数几个进行如此全面研究的实验室之一。

通过研究转录组学、蛋白质组学、代谢组学和通量组学之间的关系，Aristilde和她的团队绘制了细菌用来将塑料和木质素化合物降解为食物碳的代谢途径。最终，研究小组发现，细菌首先分解每种化合物中的碳环。在将环打破成线性结构后，细菌继续将其降解成更短的片段。

阿里斯蒂德解释说:“我们从一种塑料或木质素化合物开始，这种化合物有7或8个碳，通过核心六碳圆形连接在一起，形成所谓的苯环。”“然后，它们将其分解成含有3或4个碳的更短的链。在这个过程中，细菌将这些分解的产物喂给它们的自然代谢，所以它们可以制造氨基酸或DNA来帮助它们生长。”

塑料垃圾升级回收

Aristilde还发现C.睾酮可以通过不同的代谢途径引导碳。这些途径可以产生有用的副产品，可用于工业相关聚合物，如塑料。Aristilde和她的团队目前正在研究一个项目，研究引发这种聚合物生物合成的代谢。

Aristilde说:“这些Comamonas物种有潜力制造几种与生物技术相关的聚合物。”“这可能会导致产生塑料的新平台，减少我们对石油化学品的依赖。我的实验室的主要目标之一是利用可再生资源，比如将废物转化为塑料，从废物中回收营养物质。这样，我们就不必继续提取石油化学物质来制造塑料了。”

文章标题

Complex regulation in a Comamonas platform for diverse aromatic carbon metabolism