一组细菌已被证明擅长破坏超强碳氟键，正是这种键赋予了“永久化学物质”之名。这一发现增加了人们的希望，即微生物可能在未来帮助从环境中去除这些臭名昭著的普遍污染物。
近 15,000 种化学物质通常存在于日常消费品中，例如披萨盒、雨衣和防晒霜，它们被认为是全氟烷基和多氟烷基物质，或 PFAS。这些化学物质可以通过饮用水或污泥施肥的农作物进入人体，并且已经渗透到几乎每个美国人的血液中。科学家已将即使是低水平的慢性 PFAS 暴露与多种健康影响联系起来，例如肾癌、甲状腺疾病和溃疡性结肠炎。
目前销毁 PFAS 的方法需要极端高温或高压，并且只能安全地用于过滤出的废物。研究人员长期以来一直在思考细菌是否可以在自然环境中分解这些化学物质，从而提供一种更便宜、更可扩展的方法。但是碳氟键主要存在于人造材料中，PFAS 存在的时间还不够长，细菌还没有专门进化出消化它们的能力。西北大学化学家威廉·迪希特尔 (William Dichtel) 说，这项新研究——虽然不是第一个发现破坏碳氟键的微生物的研究——向前迈进了一步，他研究的是以节能方式化学降解 PFAS 的方法。
关于支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
为了确定一组有前景的细菌，该研究的作者筛选了生活在废水中的几个微生物群落。该团队在《科学进展》杂志上报道说，来自醋杆菌属的四种菌株脱颖而出。每种菌株都产生一种酶，可以消化咖啡酸盐——一种天然存在的植物化合物，与某些 PFAS 大致相似。这种酶用氢原子取代了 PFAS 中的某些氟原子；然后“转运蛋白”将氟离子副产物运出单细胞微生物，保护它们免受损害。在三周多的时间里，大多数菌株将目标 PFAS 分子分解成更小的碎片，这些碎片可以通过传统的化学方法更容易地降解。
通过直接靶向碳氟键，醋杆菌细菌部分消化了全氟烷基，这是一种极少数微生物可以分解的 PFAS 类型。即便如此，这些醋杆菌菌株只能作用于含有与碳氟键相邻的碳-碳双键的全氟烷基分子。这些“不饱和”全氟烷基化合物是大多数较大 PFAS 的构建块；它们由化学制造商生产，也在 PFAS 通过焚烧销毁时产生。
科学家先前已证明，一种名为Acidimicrobium sp. A6 菌株的微生物可以破坏碳氟键，并完全降解两种最普遍的全氟烷基。然而，这种微生物生长缓慢，并且需要精细的环境条件才能发挥作用。研究人员尚未完全了解这种细菌菌株是如何完成这项工作的。
醋杆菌谱系针对的是另一组 PFAS，研究小组希望通过工程改造这些微生物来提高其效率或扩大其作用范围——可能扩大到更多的全氟烷基。该研究的主要作者，加州大学河滨分校的于杰·门 (Yujie Men) 设想，这些微生物与其他降解 PFAS 的方法结合使用效果最佳。这些化合物中化学结构的多样性意味着“一个实验室无法解决这个问题”。
微生物的任何未来商业用途都将面临许多障碍，包括分解速度和实验室外的可复制性，但门期待看到她的团队可以将这项技术推进到什么程度。“我们正在边走边铺路，”她笑着说。