科學人／科技魔法師：大腸桿菌把塑膠變成止痛藥
圖／iStock
7月才過了幾天，風姐丹娜絲就急匆匆來訪。她左旋右轉，乘着強風，夾帶豪雨，由南往北進入臺灣海峽，在半夜裡直撲嘉義布袋。南臺灣幾個大城市面對狂風（12~14級中度颱風，等同每小時150~166公里的風速）豪雨（48小時累積雨量達299毫米），停課停班停電斷網，大部份的生活機能也爲之癱瘓。但誰也沒想到，丹娜絲隨手一揮，就刮毀了臺南嘉義兩地1萬6000戶人家的屋頂，許多樸實美麗的老磚瓦屋沒了屋頂，爲防雨入，只能以帆布鋪蓋應急。更嚴重的是10幾萬片太陽能板受損，尤其屏東地區的光電浮動平臺遭疾風迎面衝擊，重創之下全毀，成了「大型海廢」，吹散的浮臺甚至遠漂到離島澎湖的岸邊。
丹娜絲狂襲南臺灣時，夾帶着雨水而來，走的時候，卻忘了帶走同伴，導致滂沱大雨，氾濫成災。高雄附近山區出現了時雨量303.5毫米的強降雨，115條土石流潛勢溪流中，就有67條達到紅色警戒，大規模撤離了2000多人，實在前所未見！而往北一點的臺南和彰化市區，雨水淹沒街道，看到許多民房泡在水中的新聞畫面，真是令人怵目驚心。所幸丹娜絲肆虐中南部後，穿過新竹桃園，就迅速出海而去，放了我們身居北臺灣的人一馬。
像往日一樣，我一早來到研究室。但不同往常進門就上網瀏覽科學新聞，我坐下來，拿出手機，打開通訊錄，找出南部親友的電話，一個一個打去關切。一方面是詢問災情，一方面也問一問有什麼是我們北部同學和親友可以幫忙的？卻發現在風災雨災中的老同學老朋友們，個個表現出臺灣人的韌性，其中一位說：「我和兒子現在雙腳浸在香蕉園的溼軟地面上，正在收拾滿園被風攔腰吹斷的蕉株。比我們更慘的是麻豆柚農，眼睜睜看着一條條『柚子河』，那是欲哭無目屎啊！你們想幫忙，好意我心領了，但這個時候百無一用是書生啦！明年香蕉價錢一定翻倍，都是丹娜絲惹的禍，怪她，不要怪蕉農，我們是無辜的！」想到這位老同學在大雨中收拾殘局，不但物傷其類，還能苦中作樂，甚至幽我們一默，真是佩服他的毅力和胸懷。
問候過南部同學和親友，回到電腦前，打開電子郵件，果然看到好幾封海外友人的來信，他們以爲我也受困在風災中了。接着看到美國耶魯大學醫學院一位研究合作者的長信，除了問候，交換幾件重要事務的意見，還附了一個檔案，特別強調我一定會很喜歡，並加上一個大大的笑臉符號。我打開來看，是不久之前發表在《自然．化學》期刊上的新聞和論文。新聞標題很聳動很有趣：〈使用大腸桿菌，可以把塑膠轉換成日常止痛藥〉（ Everyday painkiller made from plastic— by E. coli ），論文標題就很學術了：〈利用大腸桿菌進行生物相容性的洛森重排反應〉（ A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli ）。
我腦袋頓時打結，這怎麼可能呢？聽起來像天方夜譚，簡直是匪夷所思。但話說回來，如果大腸桿菌真有這等偉大的功力，能把塑膠垃圾轉化成日常使用的止痛藥，那是功德無量，爲地球的永續發展做出巨大的貢獻！
他完全說對了，我真的好喜歡這篇來自英國愛丁堡大學計量生物學、生物化學和生物技術研究所的論文，由博士生詹森（Nick W. Johnson）、華萊士（Stephen Wallace）教授和他實驗室幾位成員共同完成。他們把基因編輯過的大腸桿菌，加在由塑膠瓶轉化的「聚對苯二甲酸乙二酯」（ polyethylene terephthalate, PET），經由細胞內的磷酸鹽催化，造成洛森重排（Lossen rearrangement）反應，生成異氰酸酯。再利用基因編輯技術，植入兩個酵素的基因，一個來自雙胞蘑菇，一個來自綠膿桿菌，使大腸桿菌能夠把其中產生的「對胺基苯甲酸」（para-aminobenzoic acid, PABA）轉化爲普拿疼類的止痛藥乙醯胺酚（paracetamol），而且只需在常溫中24小時就可完成，不會排出二氧化碳！
Polyethylene Terephthalate.圖／iStock
工程技術加上生物知識，再加上化學合成轉換的過程，成就了大腸桿菌變塑爲藥的奇蹟。這真是個很了不起的研究成果！因爲以往製造普拿疼等止痛藥，是用地球上越來越少的原油，而且過程中排出很多二氧化碳，但華萊士等人利用生物相容性化學（biocompatible chemistry）的創新方式，既可以消除廢棄塑膠瓶的污染，又具有節能減碳的效益，還能生產具經濟價值的藥物，真是一舉數得。雖然它還只是實驗室裡的一小步，需要更進一步驗證，距離實際應用也還有許多關卡要克服，但這一小步，充份展現了科學知識擁有無限的潛力，只要應用得當，就可以化腐朽爲神奇，提升人類科技社會的生態文明！
聽說颱風又要來了，接二連三。祈禱所有仍在前一場風災中受苦的居民都有個休養生息的機會，儘早重建家園，大家也都能平安無恙。而我靜坐在研究室中，又會從網上享受科學新知、學到什麼更高明的科技魔法呢？
（本文出自2025.08.01《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）