由于塑料具有轻质、耐用、低成本和高化学稳定性的特点，它们被广泛应用于各个领域（Andrady, 2011）。根据最新统计数据，全球主要塑料聚合物的生产仍以聚烯烃为主。2024年，聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PUR）和聚苯乙烯（PS）的产量分别达到了约8190万吨、1.12亿吨、5520万吨、2670万吨和2280万吨（Plastics, 2025）。塑料生产的持续增长，加上塑料废物管理不足，导致了塑料垃圾在海洋（Harris et al., 2023）和陆地环境（Bodor et al., 2024）中的广泛积累。
这些有利的物理化学性质以及经济优势推动了现代社会中塑料生产和消费的快速增长。到2024年，全球塑料产量每年继续增加，达到了约4.309亿吨（Plastics, 2025）。不可避免地，塑料使用的增加导致了塑料废物的积累（Lebreton and Andrady, 2019）。缺乏全面的全球回收和废物管理系统严重限制了有效的塑料回收，导致每年有越来越多的塑料垃圾进入自然环境。从生物降解的角度来看，主要塑料可以根据其骨架化学性质大致分为可水解和不可水解聚合物。可水解聚合物，如PET和PU，含有酯键或脲键，容易受到聚酯水解酶、角质酶、脂肪酶和羧基酯酶的酶促水解。相比之下，最常用的商业塑料，包括PE、PP、PS和PVC，具有化学惰性的C-C骨架，缺乏功能性基团，因此对酶的攻击具有很高的抵抗力。这些不可水解聚合物通常需要先进行氧化激活才能被微生物吸收，这大大增加了它们在环境中的持久性和抗生物降解性。这种聚合物化学上的根本区别在很大程度上决定了微生物降解的效率和代谢途径（Inderthal et al., 2021）。一旦释放，大型塑料物品会通过机械、化学和环境过程逐渐分解成更小的颗粒（O'Brine and Thompson, 2010; Li et al., 2024a）。
直径小于5毫米的塑料颗粒被称为微塑料（MPs）（Frias and Nash, 2019）。MPs通常分为初级和次级类型。初级MPs是故意在微观尺度上制造的，常用于个人护理产品中，如面部清洁剂（Kibria et al., 2022）。相比之下，次级MPs来源于较大塑料垃圾通过物理过程（如磨损和流体动力传输）、化学过程（如光氧化和风化）和生物过程（如微生物活动）的分解（Cole et al., 2011）。重要的是，MPs代表的是塑料垃圾中尺寸依赖的部分，而不是化学上不同的材料；因此，它们的微生物生物降解基本上由与大量塑料降解相同的酶和代谢机制控制，尽管较小的颗粒尺寸可能会影响降解速率和环境相互作用。
越来越多的证据表明，MPs在陆地和水生环境中的广泛存在对生物体、生态系统功能和整体环境健康构成了重大风险（da Silva et al., 2024）。在土壤中，MPs可以通过改变微生物群落组成和活性间接改变物理化学性质（Abbasi et al., 2020）。塑料添加剂可能会渗入周围介质，而MP表面可以吸附重金属和持久性有机污染物，从而加剧土壤和水生系统的污染（Adeleye et al., 2024; Li et al., 2024b）。据报道，MPs还会在植物根部积累，引发基因毒性和氧化应激反应（Jiang et al., 2019; Xu et al., 2021）。在水生生物中，摄入MPs可能导致胃肠道堵塞、进食行为紊乱以及生长和发育受损（Wang et al., 2020a; Thomas et al., 2020）。即使在环境相关的浓度下，MPs也被证明可以改变进食行为并对幼鱼产生毒性作用（Lonnstedt and Eklov, 2016; Pannetier et al., 2020）。此外，从MPs释放的增塑剂和吸附在其表面的污染物会对水生和陆地生物产生额外的毒性影响。为了应对这些问题，许多国家实施了越来越严格的法规，旨在减少塑料进入环境并限制MPs的产生（Du et al., 2021）。
因此，MP污染已成为一个重要的全球环境问题（Das et al., 2024）。然而，由于MPs的微小尺寸、持久性和对自然降解过程的抵抗力，去除自然系统中已存在的MPs仍然特别具有挑战性（Sahu and Das, 2024）。MPs已在世界各地的各种环境中被检测到，包括陆地生态系统（Wang et al., 2021）、海洋环境（Li et al., 2020），甚至偏远的极地地区（Lusher et al., 2015）。据估计，每年约有115万至241万吨塑料废物通过河流流入海洋（Lebreton et al., 2017）。近年来，越来越多的研究发现了能够定殖在MP表面并促进其生物降解的微生物（细菌和真菌）（Khan et al., 2017; Nadeem et al., 2021; Skariyachan et al., 2021）。最近，来自微生物群落和昆虫肠道系统的塑料降解酶引起了越来越多的关注，一些与昆虫相关的微生物组在受控条件下表现出对主要塑料的快速降解（Yang et al., 2023）。这些发现拓宽了可用于塑料生物降解的生物资源，并加深了对机制的理解。此外，自2014年以来，昆虫介导的塑料生物降解已成为一个快速发展的研究前沿（Yang et al., 2014, 2024）。最近的研究表明，某些昆虫，特别是拟步甲科（Tenebrionidae）和螟科（Pyralidae）的成员，可以通过宿主和肠道微生物群的协同作用分解PE、PP和PS等聚合物（Dou et al., 2025）。因此，微生物降解被认为是一种有前景且环境可持续的MP修复途径（图1）。
在本综述中，我们全面概述了微塑料微生物降解的最新进展，特别强调了关键的降解微生物和涉及的功能酶。我们将系统总结不同类型塑料的降解效率，批判性地审视当前对酶降解机制的理解，并评估旨在提高生物降解性能的最新酶工程策略。此外，还讨论了将实验室发现转化为环境应用中的现有局限性，并提出了推进微生物和酶微塑料降解的关键未来研究方向。
