“超级面包虫”有望促进聚苯乙烯塑料的回收利用
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热塑性聚苯乙烯（PS）因其低成本和耐久性而逐渐成为世界上最受欢迎的聚合物之一。然而，由于其缺乏有效的回收利用，难以被微生物有效降解，造成了广泛的负面环境影响。因此，迫切需要寻找新的途径来实现聚苯乙烯塑料的回收利用。
最近，澳大利亚昆士兰大学的研究人员发表了一篇题为“Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials”的研究论文，描述了一种专门吃泡沫塑料的“超级面包虫”（大麦虫）。其肠道细菌含有特定的酶，实现了聚苯乙烯的降解。这一发现有望促进聚苯乙烯塑料的大规模回收，为聚苯乙烯塑料的回收利用奠定基础。
这种深色甲虫（Zophobas morio）的圆润光滑的幼虫被称为“超级蠕虫”。他们经常吃麦麸，在中国也被称为大麦虫或面包虫。研究人员将这些昆虫分为三组：麦麸食用组、塑料食用组和饥饿组。
令人惊讶的是，这些几乎不吞食塑料泡沫的昆虫并没有当场死亡。与饥饿组相比，他们甚至体重增加了一点，并以更高的比例发育成成年人。有迹象表明，以塑料为食的昆虫将聚苯乙烯转化为生长和发育所需的能量。这促使研究人员测试他们的消化系统，以找到能够分解聚苯乙烯的微生物。如果不进行干预，聚苯乙烯可以在周围环境中持续数年或更长时间。如果他们能弄清楚这些微生物是如何降解聚苯乙烯的，他们将设计一种更高的方法来回收这种顽固的材料。
在实验室里，面包虫通常不是喂食聚苯乙烯的主要昆虫。澳大利亚昆士兰大学（University of Queensland: Brisbane, QLD, AU）的微生物学家、这篇论文的通讯作者 Christian Rinke，他说，面粉虫（mealworms）可以吃含有不同塑料的花生包装。面粉虫和面包虫都有消化聚苯乙烯的能力，当给它们喂食抗生素时，它们通常会失去这种能力。因此，研究人员认为，他们的肠道微生物群落更有可能成为聚苯乙烯降解的主要力量。
关键的科学问题是找出这些微生物群落中的细菌。为了回答这个问题，林克博士和他的同事在实验室培育了三组面包虫：一组吃麸皮，一组吃聚苯乙烯块，第三组什么也不吃。（因为饥饿的面包虫表现出互相残杀的倾向，实验很快就停止了；直到每个饥饿的面包虫都被一个房间取代，研究才能继续。）
虽然麸皮对超级蠕虫更有吸引力，但它们也可以吃聚苯乙烯。实验开始后48小时内，聚苯乙烯组的粪便从浅棕色变为白色，三周内体重缓慢增加。
在幼虫成虫时，近93%的食麸组完成羽化；饥饿组中只有10%能成功完成改变。值得注意的是，66.7%以聚苯乙烯为食的幼虫能够化蛹，这表明它们试图从典型的难消化物质中获得足够的能量来完成这一变化。“聚苯乙烯绝对是一种难消化的食物。”Rinke博士说：“但这些蠕虫可以存活，而且它们似乎没有生病或其他任何症状。”
通过深入研究，研究人员认为聚苯乙烯塑料是在大麦蠕虫肠道微生物的帮助下消化的。这些微生物可以分解塑料以获得能量并合成其他化合物，因此大麦蠕虫也可以生存。Rinke博士说：“大麦虫就像一个小型加工厂，用嘴撕碎聚苯乙烯，然后把它喂给肠道中的细菌。”
研究人员表示，他们将进一步测试其降解聚苯乙烯塑料的能力。
利用宏基因组（也称为宏基因组）技术，他们发现了几种可以降解聚苯乙烯和苯乙烯的编码酶，并发现这些生物酶在聚苯乙烯的降解中发挥了作用。
研究人员对幼虫中的微生物进行了高通量测序，发现在产生酶时，微生物的活动相对频繁。他们重点研究了一些能够将聚苯乙烯降解成小分子的酶。“下一步将是在实验室表达这些酶，并通过实验验证它们正在做我们认为的事情。”Rinke博士说。
有了这些酶所需的环境及其功能的细节，Rinke博士希望有朝一日能设计出一条回收包装泡沫的产业链。基于此，可以设计一种可用于降解聚苯乙烯塑料的效率更高的生物催化剂，以便这种塑料废物可以在工厂中直接通过酶进行机械粉碎和生物降解，而不是使用大麦虫或大麦虫肠道中的微生物进行塑料降解。如果这一想法能够实现，将对塑料废弃物的降解有很大帮助。
其次，用过的聚苯乙烯可以加工成一些建筑材料，以防止其进入垃圾填埋场。然而，更好的解决方案可能是将其分解并重建为新的东西，例如使用微生物将其合成为新的生物塑料。
值得注意的是，研究人员发现的生物酶仅降解聚苯乙烯（PS）塑料，对生活中其他常见塑料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）的影响尚不清楚。然而，科学家们也许能够利用这一灵感设计出能够分解其他塑料的生物酶。
“这将使整个事情更加经济。”Rinke博士说：“它将创造人们追求的东西。”
