【研究成果】海大發現新細菌!有望解決海洋塑膠污染問題

by 朱 富國
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撰稿 / 黃愷翊(科學推展中心特約編輯)


 

全球每年有高達800-1,200萬噸的塑膠垃圾流入海洋,嚴重影響環境生態,且在經過海浪拍打後會釋出許多塑膠微粒,讓海水吸附更多的有機污染物形成「海洋塑膠生物圈」,養出增加疾病傳播風險的微生物,成為海洋生態環境的隱憂。

針對此污染,國立臺灣海洋大學海洋生物研究所助理教授何攖寧率領海洋細菌基因體與環境生物科技研究團隊,獲得國科會2030跨世代年輕學者計畫「海洋塑膠碎片的潛在生態影響:從微生物組到代謝組深入分析塑膠生物圈」,近日發現能夠分解塑膠及去除柴油的新菌株——Oceanimonas pelagia NTOU-MSR1,有望發展出緩解海洋塑膠污染的機制!此研究成果已經發表於國際期刊《Antonie van Leeuwenhoek》。

發現大洋單胞菌屬新菌種,具有高度環境適應能力

此研究團隊發現並且命名了大洋單胞菌屬(Oceanimonas)的第五種新菌種Oceanimonas pelagia。從臺灣北部海岸的海洋沈積物中分離得出,為一種革蘭氏陰性、需要氧氣且具有運動能力的細菌,不但能夠在高鹽度的環境中生存,生長條件能接受的範圍也相當寬:生長溫度介於攝氏10度至45度之間,最佳溫度為30度;而能接受的PH值介於7.0-10.0,其中以7.0-8.0最適宜,展現出高度的環境適應能力。

大洋單胞菌屬(Oceanimonas)在大海中分布很廣,具有分解芳香族化合物的能力。其中Oceanimonas pelagia NTOU-MSR1能產生較大量的生物界面活性劑(Biosurfactant),且NTOU-MSR1及其同屬菌株分泌的新型生物界面活性劑能夠在兩週內去除高達40%的柴油,Oceanimonas pelagia菌種能在120天內分解10-15%的聚乙烯(PE)。

此外,從基因體資料還發現了可以生產聚羥基丁酸酯(PHB)的生合成基因組,這意味著NTOU-MSR1除了能分解塑膠,還可能生產傳統石油塑膠的環保替代品(生物可降解塑膠),具有解決環境問題的潛力。

圖 1:Oceanimonas pelagia應用於海水環境油污去除與塑膠的分解(何攖寧助理教授提供)。

第三代高通量定序技術,提高識別與鑑定新微生物種效能

在此研究中,何攖寧助理教授與其團隊運用了第三代高通量定序技術Oxford Nanopore Technologies。此技術透過讀取基因常片段序列,能夠更快速和精確地來分析微生物樣本的基因組。這先進的定序技術不僅使研究團隊快速識別和鑑定新的海洋微生物種類,並在這項研究中深入了解Oceanimonas pelagia NTOU-MSR1的基因組結構和功能,加速了對這株新菌種獨特代謝能力的研究。

未來何攖寧助理教授將全面性研究NTOU-MSR1的生物環境修復策略和生物產品,希望充分利用Oceanimonas pelagia 特別的生物分解能力,開發對環境修復與資源再利用的實際運用方法與產品。

圖 2:第三代高通量快速定序技術加速識別和鑑定新物種,透過基因體並瞭解菌種特性(何攖寧助理教授提供)。


 

參考文獻
Yang, H. T., Huang, Y. H., & Ho, Y. N. (2024). Oceanimonas pelagia sp. nov., a novel biosurfactant-producing and plastic-degrading potential bacterium isolated from marine coastal sediment. Antonie van Leeuwenhoek, 117(1), 49.

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