环境DNA测试发掘更多塑料降解酶

瑞典查尔姆斯理工大学的研究者日前通过环境DNA样本测试发现，随着当地塑料污染的加剧，具有降解塑料能力的微生物酶的数量也相应增加。该研究结果证明了塑料污染对环境的影响，同时也为治理这一问题提供了一种可能的新方法。

全球塑料污染问题越来越严重，近70年来，大规模塑料生产呈爆炸式增长，这给环境中存在的各种微生物足够的进化时间来对这些化合物做出反应。研究已经发现了许多不同的酶，具有降解不同塑料的能力。

这项新研究对全球数百个地点的环境DNA样品进行了分析。研究者们利用计算机建模来找出那些具有塑料分解潜力的微生物酶，并将它们与塑料垃圾的污染情况相比较。结果表明，塑料降解酶的数量和多样性正在增加，这是对当地塑料污染水平的直接响应。该研究共计找到3万多种酶的“同源物”，这些同源物可以分解10种不同类型的常见塑料。同源物是具有相似特性的蛋白质序列的成员。一些含量最高的地点是众所周知的高度污染地区，例如地中海和南太平洋。

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http://dx.doi.org/10.1128/mBio.02155-21

科学家设计真菌—细菌生物复合新材料

美国哥伦比亚大学研究组近日报道了基于木质纤维素的真菌—细菌生物复合材料的工程设计。该复合体可以形成可塑、可折叠和可再生的生物材料结构，为生物复合材料设计提供了新思路。

随着研究人员寻找更可持续的建筑材料，许多研究开始转向真菌活性材料，将一种真菌添加到它们可以食用的植物性材料中，随着时间的推移，两者融合在一起形成一种可用作砖块或积木的致密材料。在使用这种生物复合材料之前，真菌通常会被杀死，以防止材料继续分解。最近的研究已经证实用活真菌制作类似砖块的可能性，从而创造出一个有生命的砖块结构。在这项新研究中，研究人员用大麻加工过程中遗留下来的木质废料喂食一种真菌，进一步扩展了这方面的研究。研究者将两者混合在一起，然后倒入一个形状像砖的模具中，几周内，真菌与废料混合物结合形成致密的网状物，填满砖模。从模具中取出后，砖就可以使用了。

为了验证这种想法，研究人员用活性部件建造出一个几英尺高的拱门。结果发现，这些积木除了能够自己连接在一起，还能实现自我修复。接下来，研究者设计了两种细菌—— 一种暴露于某种信号材料时会发出荧光，另一种会产生信号材料，并将它们添加到砖块混合物中。随着原始材料的不断分解，这些活性积木必须定期重新激活——或者正如研究人员所指出的，结构本身可以被拆除并用作建造另一种结构的材料。

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https://doi.org/10.1038/s41563-021-01123-y

结合微生物和多相催化将葡萄糖转化为燃料前体

生命系统为化学合成提供了一种很有前途的方法，生命系统通过进化优化，将可再生的碳源（如葡萄糖）转化为丰富的小分子物质。然而，仍有大量的合成结构难以直接通过细胞合成，例如未取代的碳氢化合物。

近日，美国纽约州立大学研究人员利用经过基因工程改造的大肠杆菌，将葡萄糖转化为3—羟基脂肪酸，再使用五氧化二铌催化剂转化为烯烃。烯烃是含有碳碳双键的碳氢化合物，是生物燃料、润滑剂和聚合物的重要前体。

在这项工作中，研究证明了使用双细胞多相催化策略从葡萄糖中生产烯烃的可行性，使用选择性水解酶生成一种容易脱氧的活化中间体，再结合化学催化剂完成高效转化。该研究利用一个新的迭代硫代酶家族，通过基因工程改造了一株微生物菌株，该菌株能从葡萄糖中产生脂肪酸，其中86%为3—羟基辛酸和3—羟基癸酸。这个3—羟基取代基作为一个离去基，在Lewis酸性催化剂上实现异构串联脱羧—脱水路线，而不需要额外的氧化还原输入来实现简单脂肪酸的酶促或化学脱氧。

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https://doi.org/10.1038/s41557-021-00820-0

（吴晓燕编译）