墨西哥哈利斯科州马萨米特拉污染垃圾场中微生物多样性及其塑料降解酶潜力研究

为解决塑料污染这一全球性环境问题，研究人员对墨西哥马萨米特拉塑料污染垃圾场的微生物群落开展多组学分析，通过16S rRNA测序鉴定出49门946属微生物，并筛选出具有显著酯酶（240.3 U/L）、角质酶（125.6 U/L）活性的菌株如Serratia marcescens和Comamonas testosteroni，为生物降解塑料废物提供了新候选菌种。

　　

塑料污染已成为威胁地球生态系统的"白色瘟疫"。据统计，2019年全球塑料废弃物达3.53亿吨，其中近半数被填埋或随意丢弃。在墨西哥，每年约1000万吨塑料垃圾中仅有9%被回收利用。传统处理方式如填埋和焚烧不仅成本高昂，还会产生二次污染。面对这一困境，科学家将目光投向自然界中可能存在的"塑料吞噬者"——能够分泌降解酶分解塑料的微生物。

墨西哥的研究团队选择该国西部哈利斯科州马萨米特拉森林区的塑料污染垃圾场作为研究对象。这些特殊环境可能孕育着适应极端条件的微生物群落。研究采用双管齐下的策略：一方面通过基于16S rRNA基因的宏分类学分析揭示微生物群落全貌；另一方面通过传统培养方法筛选具有塑料降解潜力的菌株。

关键技术包括：1) 从土壤样本提取DNA进行16S rRNA测序；2) 使用矿物油作为诱导剂进行琼脂基功能酶筛选；3) 以对硝基苯丁酸酯(pNPB)为底物测定羧酸酯酶活性；4) 通过塑料为唯一碳源的培养基评估菌株生长能力。

微生物群落多样性特征
宏分类学分析鉴定出49个门类的946个属，其中放线菌门(Actinobacteria)、假单胞菌门(Pseudomonadota)和芽孢杆菌门(Bacillota)占据主导地位。在属水平上，假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和链霉菌属(Streptomyces)最为丰富。这些微生物类群此前已被报道与PET、LDPE等塑料降解相关。

功能菌株筛选与鉴定
从土壤样本中分离获得280株中温菌，其中251株成功鉴定。94%为细菌（主要来自芽孢杆菌门和假单胞菌门），6%为担子菌门真菌。值得注意的是：

• 粘质沙雷菌(Serratia marcescens)展现最高羧酸酯酶活性(240.3±11.0 U/L)
• 睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)和韩国假单胞菌(Pseudomonas koreensis)分别表现出193.9±2.5 U/L和180.4±8.0 U/L的酯酶/脂肪酶活性
• 在角质酶活性筛选中，C. testosteroni(125.6±15.5 U/L)、约氏金黄杆菌(Chryseobacterium joostei)(125.1±14.2 U/L)和蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)(120.6±9.9 U/L)表现突出

塑料利用能力评估
L. amnigena、S. marcescens、绿针假单胞菌(P. chlororaphis)和P. kilonensis在仅以塑料为碳源的培养基中生长最佳，证实其塑料代谢潜力。

这项研究首次系统揭示了墨西哥西部森林区塑料污染环境的微生物资源。发现的菌株及其酶系统为开发新型生物降解技术提供了重要候选。特别是S. marcescens的高活性羧酸酯酶和C. testosteroni的双重酶活性，在聚酯类塑料降解中具有特殊价值。研究不仅丰富了环境微生物资源库，也为解决塑料污染这一全球性难题提供了本土化解决方案的科学依据。