本文来源：量子位
全球每年生产 3.59 亿吨塑料，其中 1.5-2 亿吨就堆积在垃圾场，或暴露在自然界中。
而聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料最为丰富，全球每年产量近 7000 万吨——它就是我们每天都可能接触到的塑料瓶。
塑料瓶的回收再利用，对环境保护起到至关重要的作用。这就是 Nature 最新封面文章所关注的问题。
但现在的回收技术，要么会破坏 PET 的机械性能，要么就是酶水解效率过低。
近日，来自法国图卢兹大学的团队就提出了一种新的酶：可以在 10 小内水解 90% 的塑料瓶 PET。这比之前所有 PET 水解酶的效率都要高，更重要的是，水解后产生的单体和石化材料中的单体具有相同特性。这就大大推动了塑料瓶的重复再利用。
大多数塑料瓶中都存在这 2 种 PET 形态，制造商会根据塑料瓶的材料特性，调整它们的比例。但是结晶形态的 PET，它的结构过于稳定，以至于目前最有效的酶也难以完全消化。
可能你会问，高温不是会让结晶形态的 PET，变得松散、无序？但是酶存在“高温不耐症”啊，温度一上来，酶就失活了。
那如何翻过这“两座大山”，让酶更好的水解 PET？
首先是结构方面的问题。
研究人员查阅了角质酶(cutinase，一种 α/β 水解酶)的结构，并进行了化学模拟，找出了 PET 与这种酶的相互作用位置：他们发现 PET 与酶表面的“凹槽”相吻合(包括 PET 被切割的位置)。
为了改善 PET 与这个凹槽的契合度，研究人员创造了一大批酶的突变版本，通过不同的组合，改变了凹槽内侧的每一个氨基酸。
接下来，就是酶不耐高温的问题。
对相关的酶做了研究之后，似乎有了一种线索：许多酶是通过与一种金属离子相互作用来稳定的，这种金属离子将酶的两个部分固定在一起。
虽然还残留一些结晶形态的 PET，但这种效率已然是很高了：可以从 1000 公斤的 PET 废料中提取出 863 公斤的原料。换句话说，重新设计的这种酶的效率，比我们身体里分解淀粉酶的效率还要高。而后，研究人员还利用这些原料，以工业标准制造了新的 PET 产品。
这些新产品的耐压能力，仅比用标准化学原料生产的 PET 值低 5%；外观方面也只差了 10%，符合 PET 产品生产标准。
当然，成本也是一个重要的考量因素。与石化原料相比，使用再生 PET 的成本是多少呢?
研究人员估计，如果制造这种蛋白质的成本是每公斤 25 美元，那么这个过程的成本将是用这种蛋白质制造 PET 成本的 4%。尽管这可能不像石化产品那么便宜，但相对来说，它将不受未来价格冲击的影响，而且更具有可持续性。
研究所介绍
这项研究的通讯作者分别是 Isabelle André、S. Duquesne 和 A. Marty，均来自法国图卢兹生物技术研究院。
图卢兹生物技术研究所(TBI)，是一个生物与化学混合研究单位，隶属于法国国家科研院、法国国家科学研究中心和图卢兹国家科学研究院。
研究工作应用于卫生、生物技术、水和环境、食品加工和农业商业以及化学等领域。TBI 的目标是 “从基因到过程的联合能力”，同时将科学的卓越性与经济、社会的相关性结合起来。
One More Thing
最近，塑料污染越发严重：每年有 10 万只海洋哺乳动物、海龟和 100 万只海鸟死于海洋塑料污染。
甚至还有数据显示，超过 90% 的海龟食用过塑料；甚至冰川现在也被微塑料污染了。
虽然人类处于生态链的顶端，但地球是我们共同的家园，若是依旧这样污染环境、消耗资源，最终遭反噬的也必将是人类。
保护环境，人人有责！
Nature 论文：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2149-4
相关报道：
https://arstechnica.com/science/2020/04/researchers-engineer-enzyme-to-break-down-plastic-bottles/
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