自然界有一种能“吃”聚对苯二甲酸乙二酯（PET塑料）的细菌，它依靠一种特殊的酶将PET水解成可利用的小分子。目前为止还没有找到第二种能“吃”PET的细菌。

近日，《自然—催化》在线发表了湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室教授郭瑞庭团队的最新成果，他们发现这种细菌在不到100年的时间内进化出这种特殊的酶，具备与众不同的结构，使其能够降解体积较大的PET分子。基于此，科学家可以开发出多种新型PET降解酶。

塑料废弃物在环境和生态系统中造成污染，这已成为一个严重问题。PET是生产与消耗量最多的塑料之一，目前全球年产量已近7000万吨。由于其防水、耐热、抗酸碱腐蚀，所以大量运用在食品饮料包装和人造纤维中，大多数矿泉水瓶原料就是PET。大部分PET废弃物以土地掩埋或焚烧法来处理。

郭瑞庭教授解释，PET的回收率仅有10%左右，而目前较常使用的物理或化学回收法都有其局限性。“因此，发展温和绿色的生物降解法处理PET废弃物，是人类社会寻求可持续发展的重要课题。”

塑料性质稳定，一般认为需要数百年时间才可能被自然分解。2016年，日本科学家在大阪近郊的PET回收处分离了一株能“吃”PET的细菌Ideonella sakaiensis。

这株细菌分泌的能够将PET水解成小分子的酶被称为IsPETase，分解后的小分子MHET与TPA可以被这种细菌吸收利用。“IsPETase是目前为止唯一在自然界演化产生的真正意义上的PET降解酶。”郭瑞庭说，不过，IsPETase并不是一个全新的酶，而是属于一种古老的酶种——角质酶。

“PET问世不到70年，细菌为何能够在这么短的时间内把角质酶转变成PET降解酶？”郭瑞庭说，其中的奥秘始终没有被揭开。

研究团队最后发现，只需要突变3个碱基就能够将大二元体变成小二元体，而累积3个突变位点是有可能在短时间之内发生的。

郭瑞庭认为，由此可以推论，为了快速适应生存环境中堆积的大量PET废弃物，细菌在古老的角质酶中导入突变，将之转变成了一个有效的PET降解酶，用以分解PET作为能量的来源。“微生物在短时间内选择了突变角质酶来分解PET，显示这可能是产生一个PET降解酶最快速有效的途径。”郭瑞庭说，这些结果为大自然应对并分解塑料的演化过程提出理论根据，也揭示了自然界在短时间演化出更多塑料降解酶机制的可能性。

此外，导入小二元体是创制更多性质优良的PET降解酶的一个有效的策略。研究团队已经利用这个方法获得了多个新型的PET降解酶，而这一系列的新酶将为发展生物降解塑料技术创造重要价值。