综述：生态导向型微生物塑料降解生物勘探指南

（推荐语）本综述系统探讨了基于生态学原理的微生物塑料降解生物勘探策略，提出从昆虫聚酯、植物角质层生物膜等自然生境及塑料污染环境中挖掘PETase、cutinase等关键酶，强调需平衡高效酶发现与生物安全风险（如机会致病菌Pseudomonas aeruginosa防控），为可持续塑料废物管理提供跨学科解决方案。

　　

自然塑料类似物作为微生物酶生物勘探靶点

自然界存在与合成塑料结构相似的天然聚酯，如昆虫分泌的蜂蜡聚酯和植物角质层中的交联聚酯网络。这些进化了数百万年的生物聚合物为微生物降解酶（如角质酶EC 3.1.1.74）提供了天然训练场。角质层生物膜中分离的枝孢菌(Cladosporium)能高效降解聚乙烯(PE)，其机制可能通过烷烃羟化酶氧化碳-碳骨架。

陆地人为生境生物勘探常检出机会致病菌

塑料污染土壤中，PET降解菌Ideonella sakaiensis 201-F6的PETase酶虽效率高达90 mg/cm²/day，但更常见的是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等条件致病菌。这类生境采样需三级生物安全实验室(BSL-3)防护，通过16S rRNA测序和表型分析排除病原体。

污染场地孕育工业级塑料降解酶

堆肥系统中分离的枝顶孢霉(Acremonium)对聚氨酯(PUR)降解率达97%，其分泌的脲酶可断裂氨基甲酸酯键。德国垃圾填埋场发现的LCC突变体酶在72°C下PET水解活性比野生型高300倍，已工业化应用于化学回收。

海洋生物勘探的特殊挑战

虽然海洋塑料圈(plastisphere)中交替单胞菌(Alteromonas)能降解聚乙烯(PE)，但更多检出的是产毒甲藻。南极洲微塑料附着的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)虽具低温PET降解能力，但其质粒可能携带抗生素抗性基因，需严格生物遏制。

教育价值与社会效益

在奥地利、中国和英国开展的本科生生物勘探项目表明，通过筛选蜡螟(Galleria mellonella)肠道微生物获得的新型脂肪酶，其教学产出率达83%。这种"从自然到实验室"的转化研究模式，既培养了跨学科人才，又为解决每年2.2亿吨塑料污染提供了酶资源库。

该框架强调：优先从极端环境筛选非致病菌株，通过宏基因组挖掘而非培养依赖策略降低风险；建立从角质酶到PETase的酶进化树预测新功能；利用AlphaFold2预测酶-底物复合物结构加速工程改造。最终目标是将降解率从目前<1 mg/day提升至工业可行的>100 mg/day水平。