米兰-这篇Nature文章，试图通过深邃海洋“重塑”世界—新闻—科学网

在看不见的神秘深海中，1.5亿吨塑料垃圾、170万亿微塑料颗粒正逐步蚕食着海洋生态情况，躲藏暗处的白色污染正一点点将人类包裹。

到2050年，塑料发生的温室气体累计排放量将跨越560亿吨。

既要“治塑”，又要“降碳”，若何实现？

山东年夜学青岛校区副校长、微生物手艺国度重点尝试室常务副主任李盛英找到了谜底：“生物降解的最年夜长处是几近不发生碳排放，是以，假如能从海洋中发现一种可降解塑料的微生物或酶，天气危机的有用减缓将不问可知。”

近日，山东年夜学与青岛华年夜基因研究院（以下简称华年夜）合作，成立了迄今为止最年夜、最完全的“全球海洋微生物组数据库”，构建了包括了24195个物种程度的非冗余基因组，将人类对海洋微生物的视角再度拓宽。

不但如斯，经由过程发掘包括24.58亿非冗余基因序列的数据库，成功从深海热液喷口和深渊海沟中发现嗜盐耐热PET水解酶，有望实现“高效灭塑“。

“dsPETase05塑料降解酶在1：1000的投料比下，降解率高达83%。” 李盛英向《中国科学报》介绍，“通俗来讲，就是1克如许的酶，可以将55个500毫升的矿泉水瓶化为水溶液。”

近日，该功效颁发国际顶尖学术期刊《天然》上。

李盛英与团队成员 受访者供图

了解又相见，相逢海洋微生物

显著功效，常常起在微末。

此次的设法发源在一次泛泛的漫步。

山东年夜学青岛校区东门面朝年夜海，出校门步行约200米，便可以达到鳌山湾海边。漂亮的海滩平缓地向年夜海深处延长。

李盛英经常下班后独自到海滩漫步。

安步海滩，柔柔的海风吹拂着怠倦一天的年夜脑，向了望，翻腾的白色浪花，视野终点连缀的海平线与天相接。

但近处，冲上来的塑料瓶如同往一件雪白的裙子上面滴了墨水，禁不住使李盛英眉头紧皱，但一个设法也随之而来。

“海滩看到的塑料污染只是冰山一角，海洋里面有年夜量的微塑料，惊心动魄。”李盛英注释道，“那时我想，既然海洋中的塑料如斯多，可否有一种微生物可以‘吃’塑料？”

分歧在陆地微生物，海洋微生物更难以在尝试室实现分手培育，今朝国际公认的说法是海洋微生物中有99%的物种还没有探明。

“今朝，塑料总产量已超全球动物总重量的两倍，”李盛英介绍道，“实现塑料的轮回经济和资本化操纵，助力‘塑达峰、塑中和’是我们的方针。”

他们将方针的实现对准包含无穷可能的海洋。

2018年，团队从无到有，鼓足勇气踏入新的范畴，测验考试申报国度天然科学基金委的中欧重年夜国际合作项目，掉败。

2019年，他们再次申报国度重点研发打算后成功，最先做塑料降解酶的相干研究。

经由过程针对情况的样品进行宏基因组测序，可以或许还原年夜量海洋微生物的生命进程，华年夜将世界上所有的海洋微生物数据集成起来，构开国际最年夜、最完全的数据库。

李盛英形象地介绍道，“因为我们涉足海洋微生物研究范畴时候较短，可以说是‘相见不多、了解甚少’，可是对华年夜来讲，他们经由过程成立海洋微生物基因数据库实现了‘不曾相见、却能了解’。”

二者连系，岂不是可以或许对微生物既了解又相见，从而揭开其神秘面纱?

就如许，2022年，山东年夜学最先了与华年夜的进一步合作。

李盛英进行微生物尝试操作 受访者供图

一锄头下去，挖出金矿！

“华年夜构建的数据库犹如一座矿山，但只有将矿山中的矿石有用开采出来，才能阐扬其最年夜价值。李盛英笑着说道，“我们是第一批进入这个矿山的矿工。”

正如提拔跳高活动员需要对身高有必然挑选尺度，按照从对陆地微生物已有的常识贮备，团队从数据库中序列搜刮到操纵人工智能算法缩小规模，再到从海洋极端情况进一步缩短规模，

经由过程层层“提拔”，潜伏序列的数目从最初的3000多条缩小为200，终究降至6个。

“我们合成了这六个基因，经由过程年夜肠杆菌这类微生物把这六种酶表达出来，然后与PET塑料膜与提纯出的酶夹杂反映。”李盛英介绍道，“可是很是掉望，甚么都没有产生。”

莫非真的一点活性都没有吗，宽广无垠的海洋，还哪些纷歧样的特质？

试想一下，假如被海水呛一口，人们最早感慨道的经常是“这海水也太咸了”！

海水中还盐！

几回会商后，团队决议再插手盐试一下，成果表示出了很高的活性，且盐浓度越高活性也越强。“

2022年末，他们从深海发现高活性野生型嗜盐耐热PET塑料降解酶，发此刻饱和盐水，55oC前提下，PET塑料降解活性是日本科学家报导的IsPETase (Science, 2016) 活性的44倍。

李盛英对记者恶作剧说：“我们进入人类从没有浏览过的‘矿山’的时辰，第一锄头，就很是快速地挖到了金矿。”

“第一锄头就可以挖到这么好的金矿吗？”李盛英自问道，比起命运，团队更相信有逻辑链条的科学事理。

因为年夜大都海洋微生物没法培育，是以人们经常从海洋里挖一块底泥，然后对底泥中的所有微生物进行宏基因组测序，最后将测序成果向全球公然。

李盛英他们下一步做的，就是去寻觅表示出活性的样品记实。

“经由过程追溯我们发现，三条活性基因中的两条来自中国科学家从马里亚纳海沟的取样成果，一条来自德国科学家从印度苏门答腊岛的取样成果。”微生物手艺研究院助理研究员刘琨介绍道，“开放同享可以或许更好地增进科学成长。”

而人类命运配合体的概念，也在这一刻获得了具象化的展现。

李盛英指点学生尝试 受访者供图

“重塑”这个天气严重的世界

在探访深海微生物与基因资本的路上，资本样品都是历经浪急船颠得来的。

山东年夜学、微生物手艺国重室曾搭乘“蛟龙号”深海下潜5076.5米查询拜访，取回160余份深海样品，现场分手230余株深海微生物菌株。

曩昔，海洋微生物年夜范围处在摸索阶段，常识产权与焦点手艺的话语权都把握在西方国度手中。跟着我国海洋科考能力慢慢到达国际领先程度，对海洋微生物采探和年夜数据发掘逐步迎头遇上，“中国科学家在海洋微生物和其资本发掘和操纵方面可以不与其他国度发生冲突，而是可以在海洋范畴引领一个新赛道。”李盛英高傲暗示，“我们把它称为‘换道超车'。”

此次功效，共申请了10项专利，得益在国度专利局的最新批量预审试点办事，一个半月的时候内，一次性获得授权，而在曩昔这一进程常常需要2-3年时候。

李盛英说，作为第一个进入“矿山”的团队，进入之初，他们共选定了三个采矿方针：为领会决生态情况庇护问题发掘塑料降解酶、为领会决人类健康问题发掘抗菌肽、为领会决生物手艺的底层东西问题发掘新型的基因编纂东西。

他们将这个数据库形象的比方为“矿山”，对此中的资本视为富矿，而他们制订的这三个使命也在这座富矿中美满完成。

采矿使命固然完成，可是撰写“采矿日记”，投稿颁发远没有竣事。

可以或许颁发在Nature的文章，一投即中的太少，年夜大都文章都颠末千锤百炼的点窜。

2023年10月25日，李盛英收到了第二次的拒稿信息。

“那时我正在出差，刚到地铁站预备再去转飞机，得知拒稿后，马上联系大师。”李盛英讲道，“我那时仔细心细看完了拒稿，捕获到了一句话，里面说，假如可以或许将所有审稿人定见都知足的话，我们这篇文章是可以被从头斟酌的。”

喧闹的地铁站内，人流穿梭而过，李盛英委曲落脚，举着手机同大师进行视频会议，鼓动勉励视频对面因再次被拒稿而掉望的团队成员们。

弥补抗菌肽尝试、为数据库做一个向全球公然开放的网站、弥补具体的相干尝试进程，团队用5个月时候重振旗鼓再次打磨数据。

他们对今朝已公然的近240 Tb海洋微生物宏基因组数据进行重阐发，构建了包括跨越4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿条基因序列的年夜型数据库。

2024年7月31日，文章被顺遂领受。

在年夜大都研究还逗留在陆地微生物层面，对海洋微生物一筹莫展时，这篇论文由海洋孕育而来，向海而兴，将来又将反哺海洋。

“从范畴内的共鸣来讲，除一些如戈壁、火山等极端情况，今朝陆地的微生物质源根基已开辟殆尽，而海洋作为生命的发源地，还储藏着无穷机遇。”言谈间，李盛英的不雅点站在更高的视野，“以一己之力摸索如许一个广袤的矿藏，进度和效力都不敷高，但愿更多的微生物学家们都能一路进入这个‘富矿’中，配合解决人类面对的重年夜问题。”

从无到有的勇气，来历在“需要做一些成心义的工作，可以或许解决人类重年夜问题”的科研理念。

今朝,跟着欧洲征收碳税，中国很多塑料收受接管加工企业的出口窘境日趋加重，“假如可以下降本钱、将塑料生物降解酶推向财产化，无疑是为更多企业找寻前途。“李盛英说道。

对李盛英他们来讲，塑料降解只是最先，每种塑料降解酶的工作机制与道理都各不不异，尝试中那一点点的海水味道尚不足以代表整片海洋，他们要将功效推向财产化，实现真实的贸易化落地。

实现塑料的轮回经济、资本化操纵、污染修复，操纵微生物手艺让“塑达峰、塑中和”，“重塑”这个天气危机严重的世界。

论文相干信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07891-2

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