新浪财经?CC讲坛W?2期于2017q?2?日在北京东方梅地亚中心M剧场举行Q北京航I天大学化学学院教授杨军出席ƈ演讲Q他十年一剑，揭示了虫子吃塑料的奥U，开辟了一条塑料降解的有效途径?/span>
以下为演讲实录：
杨军Q我是来自北京航I天大学的杨军Q跟大家分nq去十三q_我发现虫子吃塑料的这个故事?/span>
大家来看q是个什么？q是一枉机，但是q是一架对中国人来讲是个伟大的飞机。因是中国自ȝ发设计国际合作制造的大飞机C919。它已经在今q的5?P在上首飞。前?1?0P已经转场C西安的阎良。它最重要的就是国家力争上马的是在2003q的11月到2004q的7月。这是国家中长期U技发展规划16个重大专当中的重中之重Q难中之难。那么我当时是作为北航的负责民U研的科技处的副处长，很荣q担M整个认证U书l的l长Q所以全E的深度的参与组l了整个q程。当然作Z自己的A(ch)献，也获得了国家的一些表彰?/span>
那么Z么要说大飞机q个事情呢？因ؓ是在大飞机q程当中那个春节Q就在紧张的环节Q相当于一个空H期。我在家里做E饭，我发现装米的那个塑料袋被咬坏了很多的洞Q这里面呢有蛑֭飞出来，也有虫子在里面爬。因为我是清华环境工E专业的博士Q做的是环境生物技术。当时突然就来了一个灵感，我想q个虫子它咬破了塑料袋，那么它吃q去了吗Q如果吃q去了，它消化了吗？如果说这个问题能够证实的话，那么q将是非帔R要的一个发现?/span>
Z么呢Q我们来看一看塑料的前世今生。塑料它是一大类的，是人工合成的可塑性的树脂材料。它的发明的标志?907q这个塑料之父贝克兰Q他注册酚醛的合成树脂的专利为标志，所以塑料的发明Zhcd创了新的生活。但是不?00q_之后׃塑料H出的环境问题，英国的《卫报》把塑料袋评选成?0世纪最p糕的发明。在q去?0q里塑料的生产量全球已l增加了20倍，在环境当中留下了70亿吨的塑料袋垃圾。那么去q?016q的塑料产量?.2亿吨Q中国占?/4。由于塑料它是高分子量，C到数十万的分子量Q再加上它的物理化学性质的稳定，包括它的疏水的特点，所以按照目前的U学估计Q塑料在自然界当中降解需?00q以上。近q来h里塑料污染的问题必须重视Q《科学》杂志就报道每年?00万吨的塑料被冲到大v里面Q就形成了一个面U相当于什么？相当于法国，又相当或者说?00个上么大面积的一?/span>太^z?/span>(3.800, 0.02, 0.53%)的塑料垃NUd。那么在中国的食盐里面已l发Cq样的塑料微_，所以对于全球的U学家来讲它是个非常严重的挑战?/span>
Z我们对塑料这个垃圾严重性的认识Q?2004q我们发C虫子吃塑料这个现象之后，我就带着研究生秦燕做了两年的一个研IӞ最后证实了q个蜡虫它可以吃塑料Q而且它的肠道的微生物可以降解塑料。所以得到这个消息的时候，当时我们非常地兴奋，我们师生之间拥抱着庆贺。但是当时感觉到研究的深度跟数据q是不够的，感觉到要不发表这个文章就太可惜了。那时候加上自己技术研I的功力q不够，所以决定西天取l，C牛|d了一q的讉K学者。回国以后在我们新成立的化学学院Q这个江雷院士，他也是个战略U学Ӟ在他的坚定的支持下，我联合了斯坦的吴唯民教授，华大基因 (209.610, 2.86, 1.38%)的，微生物^台的杨瑞馥教授，q有赵娇博士、博士生杨宇Q还有一些研I生Q我们经q了四年的努力取得了一些突破性的成果。文章发表以后在世界上生了比较大的影响?/span>
那么下面我就跟大家分享其中的两个已经发表的例子。第一个例子就是这个蜡虫。它觅食跟降解聚乙烯。我们怎么做的呢？我们解剖了这个蜡虫，拿到里面肠道的内含物Q然后跟塑料聚乙烯进行富集培充R培d以后Q我们用培养基把它分，分离出来以后有纯的菌株。这些菌株有些就有比较强的降解的能力Q然后再q行鉴定。我们这里选择其中的两株菌Q一个是阿氏肠杆菌，q有一个就是芽孢杆菌。这两株菌大家可以看刎ͼ它都是没有别的可吃的Q只有这些薄膜。它在上面长得非常好QŞ成了成熟的生物膜Q而且q个生物膜是非常致密的，它的zL很强，可以侵蚀腐蚀掉聚乙烯的表面?/span>
它的怎么去腐蚀和降解呢Q它是把聚乙烯的q种镉K的C-C的这U单键，氧化断裂成ؓ一个亲水的x的羰基，q就是它降解的一个机制。所以它?yu)变了，它的表面更加的亲水。在q里我们可以看到培养了六十天的话Q它可以使得聚乙烯减?%?1%Q聚乙烯的分子量可以降到6%?3%。这个工作我们很快就ȝ出来Q就投给了在环境U学领域里最尖的期刊叫《环境科学与技术》《Environmental Science & Technology》。这个工作发表完以后引起了一个新L道的热浪Q他们欢D乙烯可以生物降解了。那么其中美国化学会《新d刊》ACS News Service Weekly PressPacQ采访了我们q且做了一个同步的报道。他认ؓ我们的工作是开创了一个祛除难降解的固体废弃物Q包括直接降解塑料的一个新的途径和方法。还有化学与工程新闻Q他也是采访了我们，同步报道了。他认ؓ我们的工作首ơ提供了关于聚乙烯细菌降解的最详实的化学证据。那么这是第一个例子?/span>
W二个例子，黄粉虫觅食跟降解聚苯乙烯。黄_虫也是个害虫，但是它也是个食。因为它高蛋白高脂肪Q而且我们的宇航员现在在国际空间站里面吃q个。我们将来宇航员也会吃这个，非常有意思的事情。当然我们将来上火星Q上月球宇航员也都吃q个。那么聚苯乙烯大家知道，是我们现在常见的白色塑料。如果我们一ơ性用q以后，扔下的垃圄色塑料，它就是罪祸首。我们在q里面做了一个实验，我们喂了500条这L(fng)虫子Q?0天之内它可以吃聚苯乙烯，吃泡沫塑料。它可以吃到1.8克，我们q行对照实验Q如果说l它吃沫塑料，也给它吃它最喜欢的麦麸，两个的存?gu)zȝ是没有显著的差异Q所以在30天之内吃q个泡沫塑料Q它一样可以长得很好?/span>
如果l它泡沫塑料和麦麸的话，它两个都可以吃ƈ生长Q所以沫塑料也可以做黄_虫的一个很好的食物来源。它吃完以后Q我们就攉q个虫粪。吃了麦麸的和吃了沫塑料的虫粪Q我们用一U化学的Ҏ(gu)Q叫GPC凝胶渗透色p明了它的分子量子降低了。另外从热重的角度，虫粪里面所含的聚苯乙烯的分子量降低了，而且它的含量也降低了。它吃进ȝq些泡沫塑料是怎么转化的呢Q?50%都{化ؓ二氧化碳Q虫子的肌体Q我们说它长肌肉了?/span>
那么Z更加U学地证实降解的U学性和真实性，我们q里面采用了在生物化学机理研I当中的一个精标准的方法，叫做同位素示t的Ҏ(gu)。就是用?13标记的聚苯乙烯，q有麦麸来喂食这个黄_虫。最后的l果证明Q黄_虫把聚苯乙烯降解矿化ؓ了二氧化I同时它也同化转化成了q个虫子的肌体。所以这个就充分证明了黄_虫能够把聚苯乙烯进行降解。在q里面附带说一句，q个?13标志的聚苯乙烯非常贵Q比黄金要贵几十倍。所以我当时做这个实验以后几乎叫弹尽_绝Q我的科研经Ҏ(gu)上只?000元钱Q但是这个关键的实验q是要做?/span>
我们再看看在整个q程当中黄粉虫的肠道菌群起什么作用呢Q我们先做了一个抑菌圈的实验，定了庆大霉素能够对肠道菌群的抑制能力是最强的Q然后我们给q个黄粉虫喂食庆大霉素。十天以后，肠道里面的这个菌，我们叫微生物也好l菌也好降到零了。那么如果它再吃了这个聚苯乙烯，它降解的效率很低了。我们再用这个碳-13标记的聚苯乙烯来做的话，也是同样的结果。所以这充分证明了Q我们前面讲的，肠道菌群在整个黄_虫降解聚苯乙烯的过E当中发挥了主要的作用?/span>
我们再进一步的像第一个例子一P同样的方法去把肠道里面的微生物分d来的高效降解聚苯乙烯的这些菌株，做同L(fng)实验。你看这些细菌，一个叫微小杆菌Q一个叫金黄杆菌Q它也能够在聚苯乙烯的这个薄膜上面非常好地生ѝ因为它的活力很强，而且它也能够腐蚀或者R蚀Q这个聚苯乙烯膜的表面，能够使得聚苯乙烯膜的亲水性增强，疏水性降低。如果我们把它培?0天的话，那么它可以得聚苯乙烯的q个重量减重6.5%?.5%Q而且也能够聚苯乙烯的分子量降低。所以我们根据前面的q个实验的结果，又绘制了一个聚苯乙烯在黄粉虫肠道里面降解过E的一个示意图?/span>
q个也是当时因ؓ我们投《Nature》的时候，它的评阅者要求我们这么画的。这个工作我们认为因为是从自然现象当中偶然的一个发玎ͼ又是针对的塑料垃圾这个世界性的NQ而且我们做的工作Q我认ؓ比较pȝQ也有突破性的l果Q所以我们当时就L了我们学术期刊里最好的《自然》杂志《Nature》和《Science》，包括国U学院的院刊《PNAS》。那么好消息是我们所有的投稿Q很快就被送审了。坏消息是最后都被拒了。其实在《PNAS》我们还修改了两ơ。那么主要的原因是什么呢Q主要是材料学的评阅人，他们q是坚持认ؓ60q以来这个固有的观念Q塑料是不能生物降解的。所以后来我们因为时间比较紧Q再加上数据量很大，所以我们有两个姊妹又投给了《环境科学与技术》《Environmental Science & Technology》。因为我?014q的工作报道的蘪动效应，他们很快也接受发表了?/span>
q个文章发表的第二天Q《科学》杂志在它的故事_N的栏目叫Sifter里面Q报道了我们的工作。《新d刊》就是仅ơ于国的《时代周刊》，它也是采访我然后报道了这个事情。它认ؓ我们q个研究能够对解军_料垃圾这个大问题产生巨大的媄响。那么其它的一些报道，比如说CNN包括C&ENQ包括赫芬顿邮报{等Q大概有数百家这L(fng)媒体都采访报道了我们的工作。它们评论我们的发现是一个革命性的Q是q去十年环境U学领域最大的H破之一。我们的论文发表以后Q对于塑料的生物降解研究和论文的发表带来了春天。这里发表了很多的文章，正如《自然》杂志，《材料》的子刊Q今q?月䆾它以q样的题目，叫“Plastics on the Menu”。我译成叫“塑料已l美呛_”来Ƣ呼q个春天的到来，而更有意思的事情是文章发表以后Q美国有二十几家农场Q就用那个沫塑料来dq个黄粉虫。跟我们直接联系的就是要做这个研I的Q大概有学生、中学生、大学生、研I生q有好多教授Q大概跟我直接联pȝ?0位以上。而且我们q个研究成果Q已l进入了多个国家的科学博物馆Q还有中学的教U书和参考书?/span>
我ȝ我们的工作就叫做Make impossible possible——得不可能成ؓ可能。就是挑战了塑料不能生物降解q个世界性的N。其实我们从一个偶然的生活当中的发玎ͼ昆虫的肠道里面的高效降解l菌Q大家想x24个小时之内，我们前面说了自然界的降解大概需?00q_我们q里是一天的旉q样的一个微生物Q所以开创了一个颠覆性的技术，而且我们非常自豪的说Q这是带有中国标{工作Q当然这也是我们师法自然Q化害ؓ利，十年一剑的努力的结果。那么回溯有兌子吃塑料q个斚w的文献，我们可以扑ֈ1954q加州大学的一文献，也是印度谯来觅食塑料袋?/span>
那么五十q以?007q仍然还有这L(fng)似的报道Q但是很遗憾因ؓ他们都是昆虫学家Q他们没有从逆向思维的角度去利用完的这个习性，错q了非常好的发明的机会。所以我认ؓ我们q个发现的过E是cM?928q弗莱明发现青霉素。我们都是叫做通过偶然by accidentQ而且是意义非帔R大的。在我们的文章发表以后，有很多科学家跟我Ԍq是个非常司I惯的现象Q但是我们都熟视无睹了。所以有句西方谚语说得好Q“机会都是留l有准备的h”。那么怎么样做一个有准备的hQ我想第一是他应该有好奇心Q因为好奇心是整个科技工作者的一个创新的源泉Q也是他W一的美得第二个是Q要有多学科的知识储备。我是化学出w，但博士是做的环境生物技术，当时在北航的材料学院Q所以这h有这L(fng)一个机会在q个I窗期来的时候能够激发灵感，当然q有能力去跨界进行思维。第三点呢就是，作ؓ一个环境h的一个专业的q个情怀Q还有就是我们要甘于坐冷板凳的这U坚持?/span>
当然我们现在的研I仍然是万里长征W一步，我们q要不忘初心Ql努力去扑ֈq个塑料的阿喀琉斯之踵。什么意思呢Q那是扑ֈ塑料降解的生物降解的最薄弱的环节。现在中国的微生物组计划已经列入十三五的规划Q我们希望在q样的计划的支持下，围绕着昆虫肠道微生物组做好基础研究Q同时要发展颠覆性的技术，q且要实C业化的应用。那么正如毛d1935q长征途中讲的Q今日长~在手，何时~住苍龙。所以我怿Q在我们U学家跟企业家的共同努力之下Q我们一定能够缚住危宛_球环境的塑料垃圾的这条长龙?/span>
谢谢Q?/span>
