日本产业技术综合研究所生物过程研究部门微生物生态工学研究团队的研究员黑田恭平、研究组长成广隆和主任研究员Masaru K. Nobu等人组成的研究团队宣布，发现了螺旋体门的微生物群，可在无氧环境下降解PET瓶等使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的单体材料“对苯二甲酸二（2-羟乙基）酯”（BHET）以及作为PET原料的“对苯二甲酸二甲酯”（DMT）。研究团队通过模拟厌氧环境富集培养参与降解的微生物群并测量代谢产物确认，BHET和DMT被微生物降解。另外还确定这种属于螺旋体门的微生物参与了降解。该成果将有助于明确扩散在自然界中的各种塑料的动态，并开发出处理方法。相关内容已经发布在国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》7月5日号上。
PET相关物质的厌氧降解研究概要（供图：产业技术综合研究所）
PET是用于PET瓶等的塑料材料之一，它在自然界中的扩散以及微细化所形成的微塑料对人类和生物产生的影响令人担忧。塑料会被紫外线和微生物降解，但大部分研究都是关于栖息于海洋表层的好氧菌降解的，厌氧环境中的降解一直不清楚。
研究团队此前利用从制造PET瓶原料时的废水处理槽中获得的复合微生物样本（污泥：微生物群），成功构建了可以有效降解芳香族化合物（包含难以净化的DMT）的实验室规模反应器。
此次针对BHET和降解机理不明的DMT，将这种含降解微生物的复合微生物样本放入模拟厌氧环境的培养瓶中，添加BHET和DMT作为基质进行了富集培养，然后用质子-核磁共振装置评估了降解产物。
结果显示，BHET降解出了对苯二甲酸单羟乙酯（BHET）和对苯二甲酸（TA），DMT降解出了对苯二甲酸单甲酯（MMT）和TA。这表明，即使在厌氧环境下，BHET和DMT也会被微生物降解。
另外，研究团队用显微镜观察添加的BHET和DMT的晶体周边，发现了特异性附着在晶体上的螺旋状微生物。
为明确降解机理，研究团队对培养物中所含的复合微生物群实施了鸟枪法宏基因组分析，确认了参与BHET和DMT降解的新型酶的存在。这种酶由具有螺旋形状的螺旋体门微生物编码，因此得出结论认为，螺旋体门的这种微生物降解了BHET和DMT。
此外研究团队还推测，复合微生物样本中属于厚壁菌门的系统学新微生物具有把在BHET降解过程中产生的乙二醇分解为乙酸的代谢途径。同时还发现，产甲烷菌（古菌）通过DMT降解过程中产生的甲醇生成了甲烷。
黑田研究员表示：“此次的研究对象是PET原料和增殖速度相对较快的微生物，今后还将改变条件，研究增殖速度较慢的微生物及其对PET的降解反应。另外，通过对此次发现的酶进行异源表达，还打算在酶水平上实施反应试验。通过进一步了解降解机理，还将明确这些厌氧微生物是如何获得这种能力的，有助于开发为降解环境中的微塑料做贡献的技术。”
原文：科学新闻
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Chemical Engineering Journal
论文：Elucidation of the biodegradation pathways of bis(2-hydroxyethyl) terephthalate and dimethyl terephthalate under anaerobic conditions revealed by enrichment culture and microbiome analysis
DOI：doi.org/10.1016/j.cej.2022.137916
