一种塑料降解酶和一种工程细菌菌株刚刚被发射到太空，其重要任务是：在太空飞行期间将废塑料转化为再生材料。

国际空间站实验在太空飞行期间将废塑料转化为再生材料

目前在国际空间站(ISS)上绕地球运行，恶臭假单胞菌和PETase酶的工程变体是一项实验的一部分，旨在了解生物塑料降解和升级再造在低地球轨道上的表现。并且该实验将完全在专为自主培养和采样而设计的定制有效载荷中自行进行。

该实验涉及与麻省理工学院媒体实验室太空探索计划、哈佛医学院和种子健康的合作，部分资金由国家可再生能源实验室(NREL)主导的生物优化技术提供资金，以防止热塑性塑料进入垃圾填埋场和环境(BOTTLE)联盟，由能源部生物能源技术办公室和先进材料与制造技术办公室赞助。NREL从事该项目的BOTTLE研究人员包括合成生物学家AllisonWerner、生物化学家ErikaErickson和NatashaMurphy、分析化学家KelseyRamirez和MorganIngraham，以及BOTTLE首席执行官GreggBeckham。

这两个样本——PETase和P.putida——被存放在SpX-26再补给任务中的定制生物实验有效载荷内，该任务于11月26日从肯尼迪航天中心起飞。酶和微生物共同提供了一种升级回收聚乙烯的解决方案对苯二甲酸酯(PET)，一种流行的聚酯，用于衣服、瓶子等。

NREL的合成生物学家兼项目负责人AllisonWerner说：“这将是在低地球轨道上将塑料升级为新材料的示范。”“从广义上讲，该实验旨在完成三件事：首先，对一种新的自主培养系统进行飞行测试，以扩展无人实验的能力;其次，评估太空飞行对PET塑料酶促解聚的影响;第三，调查细菌的基因组和蛋白质组被设计用于将解聚的PET转化为尼龙前体。”

这种升级回收途径始于PETase酶将PET塑料分解成其前体对苯二甲酸，这是一种每年从石油中生产出数百万吨的化学物质。然后将对苯二甲酸喂给恶臭假单胞菌，这是一种常见的土壤细菌，其途径经过设计可以消耗这种化合物。细菌将酸转化为尼龙的增强前体，从而将废塑料转化为高性能塑料的构建块。但是为了在国际空间站上进行这个循环，项目团队需要发明一个自主的盒子里的实验，他们的解决方案可以为太空和其他偏远地点的微生物研究提供一种新方法。

远程实验的自主培养

项目团队希望找到一种解决方案，无需在太空中动手帮助即可进行生物学研究。本·弗拉姆，博士哈佛医学院的学生，是为这项自主实验做出贡献的项目研究人员之一。

“生物实验需要大量的手工操作。细胞需要传代到新的培养基中，酶反应需要刷新，”弗拉姆说。“没有宇航员的帮助，国际空间站上的实验选择是有限的。”

为了满足这一需求，该团队发明了一个独立的实验，包括定时采样、传代和自动数据记录。自主培养系统由麻省理工学院媒体实验室太空探索计划的研究人员开发，其中包括有效载荷系统的研究负责人XinLiu。Liu将其描述为一个紧凑的、模块化的、可用于太空飞行的生物培养系统，其附带的协议可以在没有人为干预的情况下实现连续的微生物培养和适应性协议执行。

“从一开始就与生物学家合作对我们来说至关重要，这样我们才能设计出以生物学为中心的系统，并使其足够灵活，以适应研究目标演变的不同需求，”刘说。“我们希望这个系统可以成为人类太空飞行更容易获得的生物学研究的基础工作。”

生物培养有效载荷设计旨在开源，并将在即将出版的出版物中进行全面解释。它使用可以从商业供应商处购买的硬件和任何人都可以3D打印的部件，并且它的构建是为了在封闭系统中进行生物学研究。稍加修改，它就有可能用于其他远程研究，例如在海洋或极地冰中培养。

首先，从粉末中重组细菌，并将PETase转移到新的缓冲液中。然后将它们在腔室之间移动以不断培养和取样。泵向腔室注入介质——用于酶的塑料和用于细菌的酸——允许反应发生和细胞生长。在一定的时间间隔内，该盒子通过自动将溶液泵入保存袋来保存样品，以便在此过程中对生长和化学产品进行基准测试。该盒子还将下载分析数据，以便在实验室进行审查。在地球上，正在进行完全相同的实验以进行比较。

向太空变种人学习

在不知道太空中的细菌会发生什么变化的情况下，研究人员有理由预计地面和微重力结果会有所不同。过去的实验表明，失重会影响微生物的新陈代谢、基因表达和蛋白质调节，但对团队的PET升级再循环细菌的影响尚不清楚。微重力对界面生物催化(酶降解PET片材)的影响同样未知。

“我们知道太空飞行会受到辐射和微重力的影响，但我们对这些压力源对酶或工程菌株性能的影响没有先验知识，”Werner说。

一旦实验完成并且实验箱返回地球，科学家将通过观察室内的物理和化学变化来测量塑料降解的程度。该团队还将对DNA进行测序并分析细菌的蛋白质，以评估太空培养的变化。

“要使这成为低地球轨道循环的可行选择，我们需要了解该环境中发生的变化，并设计我们的系统以规避不良变化或放大理想变化，”沃纳说。

这些经验教训可能会导致基因工程的下一个突破，或者可能允许未来的任务使用恶臭假单胞菌进行物质循环和太空旅行。无论哪种情况，科学家们很快就会对塑料垃圾的转化有了新的见解。

计划进行更多太空旅行

今年宣布了一次单独的恶臭假单胞菌太空之旅，其中将在国际空间站上进行塑料的氧化分解，而不是酶促分解。Werner和NREL的合作者将再次研究太空飞行对其微生物的进化影响，尽管是针对不同的升级循环途径。他们的作品是在一轮竞争激烈的推介会后被选中的，还将支持BOTTLECon​​sortium。