盡管人類對生物降解塑料已經(jīng)研究了數(shù)十年，但兩位加拿大華裔女孩的“生物降解塑料”項(xiàng)目，是首個成功利用本地資源實(shí)現(xiàn)塑料降解的案例——分解塑料能力最強(qiáng)的那種細(xì)菌，就來自垃圾填埋場。
兩位華裔女孩的履歷滿是耀眼的光環(huán)：2013年獲得加拿大新聞周刊《麥克林》(Maclean’s)評選的“25歲以下的未來領(lǐng)袖獎”;2014年獲得加拿大自然資源委員會頒發(fā)的本科學(xué)生研究獎;2015年獲慈善組織“加拿大計劃”頒發(fā)的“全國20名20歲以下頂尖青少年”獎;兩人共同研究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲得了加拿大“賽諾菲生物天才挑戰(zhàn)賽”大獎，研究成果被評估價值超過1000萬加元(約合人民幣5035萬元);2016年獲得“沃頓商業(yè)計劃大賽”一等獎。
是什么“秘密武器”使這兩個女孩獲得這么多搶眼的贊譽(yù)?一切得從這兩位好伙伴高中時參加的一次環(huán)保主題活動說起。在這次活動中，她們目睹了加拿大溫哥華某個垃圾中轉(zhuǎn)站的塑料垃圾山，深受觸動。
目睹加拿大某個垃圾中轉(zhuǎn)站的塑料垃圾山后，華裔女孩姚佳韻與汪郁雯深受觸動，決定尋找降解塑料的方法。
一向關(guān)心環(huán)保的她們了解到，一種常見的增塑劑鄰苯二甲酸酯，可以提高塑料制品的柔韌性、透明度和使用壽命，在兒童玩具、飲料罐、化妝品和食品包裝里都能找到它的蹤影?？墒?，這種化學(xué)物質(zhì)很容易從塑料制品中逸出。據(jù)統(tǒng)計，每年全球約有重達(dá)21萬噸的鄰苯二甲酸酯，經(jīng)各種途徑釋放到空氣、水和土壤中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。這類物質(zhì)還可以通過皮膚接觸、吸入或吞食進(jìn)入人體，可能干擾人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)，毒害人的生殖和發(fā)育系統(tǒng)等。
她們咨詢垃圾站的工作人員了解到，當(dāng)下不管使用什么方法處理，充其量都只能使塑料變成微小的碎片，無法使其真正降解，哪怕經(jīng)過上千年，這些廢品依然在危害自然，為了掩埋它們還占用了大量土地資源。有沒有辦法使其像吃剩了的蘋果核一樣，幾天之內(nèi)就“腐爛”掉呢?兩人開始想方設(shè)法尋找答案。
暑期2015
“賽諾菲生物天才挑戰(zhàn)賽”即將開賽，參賽期間可以使用專業(yè)實(shí)驗(yàn)室哦!
這兩位好伙伴很想在高中畢業(yè)前做一件很酷的事情——解決一個環(huán)保難題，恰逢加拿大“賽諾菲生物天才挑戰(zhàn)賽”即將開賽，這是一項(xiàng)鼓勵年輕人進(jìn)行生物科技研究的挑戰(zhàn)賽事。于是，她們以降解塑料為題向大賽組委會提交了計劃書。入圍后，最令她們興奮的是，參賽期間可以使用高校里的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。
在接下來的4個月里，兩人在加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)微生物學(xué)與免疫學(xué)專業(yè)林賽˙艾爾迪斯博士的悉心指導(dǎo)和幫助下，從當(dāng)?shù)厝R福野鳥保護(hù)區(qū)3個不同地點(diǎn)，以及弗雷澤河附近的里士滿垃圾填埋場的土壤中，分離出了14種菌株，將其一一放入富含鄰苯二甲酸酯的培養(yǎng)基里進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)反復(fù)失敗又不斷繼續(xù)，最后她們發(fā)現(xiàn)，有3種菌株數(shù)量增長，而同時作為唯一營養(yǎng)源的鄰苯二甲酸酯質(zhì)量減少，意味著這3種細(xì)菌“吃掉了”增塑劑，并將其分解成了二氧化碳、水和酒精等物質(zhì)。
姚佳韻與汪郁雯通過實(shí)驗(yàn)，分離出3種細(xì)菌，能夠“吃掉”增塑劑。
借助基因測序和擴(kuò)增技術(shù)，兩人向大賽評委會提交了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一舉奪魁。她們找到的3種細(xì)菌中，有兩種是過去未被人類確定具有降解塑料本領(lǐng)的;盡管人類對生物降解塑料已經(jīng)研究了數(shù)十年，但她們的實(shí)驗(yàn)是首個成功利用本地資源實(shí)現(xiàn)塑料降解的案例——分解塑料能力最強(qiáng)的那種細(xì)菌，就來自里士滿垃圾填埋場。
姚佳韻(左)與汪郁雯(中)組建了“BioCellection”公司，其團(tuán)隊(duì)獲得“2016年沃頓商業(yè)計劃大賽”一等獎。
大學(xué)期間她們不僅繼續(xù)深入生物降解塑料的研究，還開始學(xué)習(xí)專業(yè)以外對創(chuàng)業(yè)有幫助的課程。姚佳韻在多倫多大學(xué)生物化學(xué)和環(huán)境科學(xué)進(jìn)行雙主修學(xué)習(xí);汪郁雯在賓夕法尼亞大學(xué)主修分子生物學(xué)，同時選修了商科、工程創(chuàng)業(yè)甚至哲學(xué)方面的課程。2015年5月，兩個好伙伴攜手創(chuàng)建了“BioCellection”公司。
催生這家初創(chuàng)公司的原因是，每年有大約800萬噸塑料垃圾入海，造成的污染驚人，海洋漁業(yè)資源不斷惡化。更重要的是，人類捕獲的海鮮并不全被人直接食用，而是有30%～37%被制成魚粉飼料等，用于飼養(yǎng)魚類和禽畜，其中養(yǎng)魚占46%。美國紐約州立大學(xué)石溪分校海洋與大氣科學(xué)研究院的艾倫˙皮吉特奇教授說，被捕的餌料魚有鳳尾魚、沙丁魚、鯡魚和其他中小型魚類，這些都是海洋哺乳動物、大型魚類、海鳥的主要食物。捕獵海洋魚類做人工餌料和飼料，給海洋食物鏈帶來了明顯的不穩(wěn)定因素。
鳳尾魚被用于制作魚飼料。捕獵海洋魚類做人工餌料和飼料，給海洋食物鏈帶來不穩(wěn)定因素。
汪郁雯和姚佳韻查閱資料了解到，人工養(yǎng)殖一條鮭魚(三文魚)僅飼料就要消耗4條野生魚，這在經(jīng)濟(jì)上是低效的，而且照這個速度下去，海洋野生魚類在2048年將面臨枯竭。她們還注意到，已經(jīng)處于高位的魚飼料價格，每年仍以10%～12%的速度增長。
兩人的塑料降解研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過細(xì)菌降解之后，塑料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不再具有毒性，完全可以變廢為寶，成為魚的營養(yǎng)源。價值1240億美元的全球魚飼料市場，或許該迎來一場新的革命了。
雖然“BioCellection”的產(chǎn)品還未進(jìn)入市場，但前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常鼓舞人心。她們利用基因技術(shù)改造細(xì)菌，加快它分解塑料的速度，畢竟要量產(chǎn)的話，生產(chǎn)速度不能太慢;同時，與魚飼料生產(chǎn)巨頭合作，將塑料被分解后的產(chǎn)物按一定配方制成魚食，與普通魚飼料做飼養(yǎng)對比實(shí)驗(yàn)。
她們選擇以口味挑剔而聞名的鮭魚做實(shí)驗(yàn)對象，發(fā)現(xiàn)這種塑料飼料很對鮭魚的胃口，并使其死亡率下降了73%。另外，還有一個很有趣的現(xiàn)象：它們的排便量較喂養(yǎng)傳統(tǒng)魚飼料要少得多。這意味著魚池內(nèi)積攢的微生物會比較少，將大大減少魚池內(nèi)的耗氧量，也能間接降低漁業(yè)成本。
據(jù)兩人預(yù)計，“BioCellection”生產(chǎn)的新型飼料將會在兩年之內(nèi)投放市場。盡管開始時的價格可能會略高于傳統(tǒng)飼料，但由于其價格相對穩(wěn)定，而且具有其他方面的優(yōu)勢，所以前景非常樂觀。兩位女孩認(rèn)為，將來她們公司將成為漁業(yè)養(yǎng)殖、觀賞水族館甚至寵物食品等領(lǐng)域的重要供應(yīng)商。
