在被不法行为所充斥的社会生活中，诺曼 · 梅勒（Norman Mailer）或许在1982年尽了自己最大的努力。衣着不整，面色红润、且带有挑战性的梅勒对耶鲁大学的学生进行了时而平静时而慷慨激昂的演讲。他的讲话几乎没有什么条理性和逻辑性，但是自始至终紧扣一个主题：非法的塑料制品。在稀疏的掌声中，梅勒一遍又一遍地围绕着这个主题，把塑料制品说成了现代生活中一切俗气事物的象征，一个国家喜爱而又被相矛盾的荒谬所困扰的产品。
假如塑料确实是敌人的话，那么梅勒就很难自圆其说，因为他的话筒、讲台、信用卡以及圆珠笔大部分都是塑料合成制品。他驾驶的汽车、他用来与经纪人联系的电话、他用爱心写出的电影剧本，所有这些都应归功于塑料制品。然而他的讲话却触动了一根神经。尽管塑料制品对现代生活如此重要，但它们却引发了一种持久的矛盾。我们把它们设计成不可毁灭的东西，而又把它们用作可任意处理掉的商品。我们回避自然把它们生产出来，继而又抱怨自然界不把它们收回去，我们已经同塑料制品共存了很长时间，离开塑料制品我们似乎无法生存，大多数人甚至也不愿尝试着这样做。
美国人每年要扔掉2000万吨塑料，回收的仅有百分之十。假如自然界能够把其余的塑料消化掉，情况会怎样呢？位于东兰辛的密歇根州立大学微生物生态中心（CME）的多学科综合研究小组正在进行这项看起来不可能达到目的的基础性研究。CME研究小组相信，在少量遗传因素的促动下，常见的微生物总有一天会把它们的食物扩大到许多的合成制品上。研究小组指出，微生物已经进化到能代谢范围很广的合成杀虫剂、溶剂和致冷剂。假如能够培养出“吃”某些化合物的细菌，塑料合成物就能被分解成在生态上有益的副产品。
微生物生态中心共有46名专业人员、46名研究生和31名博士后。中心副主任拉里 · J · 福尼（Larry J. Forney）说：“我们目前正试图做的就是了解各个水平的微生物行为，从生态水平一直到基因水平。”顺着这条路走下去，他们可能使微生物进化的研究产生一场革命。
培养细菌来分解合成废物是一个非常诱人的想法。它代表着与自然合作，适应自然界复杂的生态系统而非重造它们的一种愿望。同时，有人担心CME研究小组的努力会产生出什么样的凶残杀手。食塑料的微生物看起来是人们所需要的，但是它们也会产生夜场恐怖电影幻觉——电话、轮胎、计算机以及隐形眼镜统统在你的眼前被吃掉。
福尼驳回了这些想法，但是在他的研究中却引起了许多嘲讽。对于这个合成制品充斥的世纪来说，有什么能比技术自行消耗更为合适的结果呢？
尽管CME研究小组的研究听起来好像是创新的，但它却属于传统的方法，即使不是古老的方法。例如，在19世纪，掏粪工会为了一笔小费走家串户收集粪便。快下班的时候，他们把收集来的粪便撒在田地里，让自然界的细菌去分解。到了20世纪初期，工程师们学会了把粪便用管道输送到处理厂，在这里，粪便与微生物进行混合，形成一种“活化的污泥”。今天，粪便及食品工业污水的处理系统仍是世界范围内生物技术的主要应用者。
尽管有悠久的历史和成功的经验，废物处理与其说是一种科学，不如说是一种艺术。CME的一位环境工程师克雷格 · S · 克里德尔（Craig S. Griddle）正在努力改变这种现实。克里德尔说，一般来讲废物是一种复杂的混合物，所以通常需要一个复杂的微生物群体来分解它。为了了解哪种生物在什么条件下最适宜吞食哪沖废物，他把废水打入一个装满产甲烷菌、乙酸菌、发酵剂、原生动物和其他生物的反应容器中。在某些情况下，他连续不断地把水打进去，让生物在流动中处理废物。在其他情况下，他让水静止片刻 · 然后再把液体打入生物能流出的大容器中，像新兵营的中士一样，克里德尔在各种各样的条件下检测和观察他的微生物“士兵”，通过改变微生物的p H值、浓度及容器内的其他因素。
克里德尔遇到的最顽固的对手之一就是四氯化碳，一种广泛用于熏蒸谷仓、灭火、提炼钚金属以及干洗衣服的有毒化学物质，它们都是过滤到乡下的排水道和蓄水池里。1988年，克里德尔发现了一种擅长分解化合物的细菌（施氏假单胞菌Pseudomanas stuzeri KC）。1995年11月，在进行了耗资100多万美元的研究之后，他所研究的微生物首次在密歇根的斯库尔克拉夫特亮相。在现场实验中，这种微生物可以使从谷仓中溢出的四氯化碳降解。
克里德尔认为，微生物治理法具有巨大的潜在应用价值。纸浆造纸厂、肉类加工厂、牛奶厂、罐头食品厂、纺织厂及汽车制造厂都是通过机器排出大量的废水。克里德尔特别指出：“生物过程往往比其他的系统便宜，所以工业上喜欢它们。最后得到无毒的最终产品也是合适的。”
通过它们自身的基因移动，微生物有可能形成吞食合成物质的能力
对于细菌群落来说，四氯化碳可能跟塑料没什么不同。碳是有机物和合成废物中的主要成分。当同其他的元素联结在一起时，它可以构成塑料聚合物，或者DNA和RNA中糖-磷酸的基本骨架。换言之，对于非常需要碳源的微生物来讲，化学合成物可能变成一种新型的奇异食物，尽管是一种它们必须学会消化的食物。
拉里 · 福尼告诉他的学生 :“微生物的目的就是生长和繁殖，它们没有更高的目标。”确实，微生物会一直生长繁殖下去，直到它们吃完食物。在微生物大量繁殖的温暖、湿润环境中，碳经常是有限的食源之一。如果某种新的食源出现，例如农药，那么促使生物能够利用新食源的任何突变都会提供一个可供选择的优势。这只是进化论在起作用。但是微生物繁殖得如此之快，以至于进化的效果可能在生物学家的一生中就可显出来。
福尼的研究小组正在试图了解基因的变化是如何能给它们的携带者带来益处的。为此，该小组必须从生物的基因、生理到生态来追踪其变化。研究人员首先研究产生新的代谢功能的基因的系统发育或进化史。这些基因来自哪里呢？它们在正常的组合中是如何组装在一起的。
一小撮土里平均含有1万种微生物。即使人们知道某一地方的生物代谢某种合成物质，分离出这些生物可能是很难的。接着就是必须找到分解这类物质的化学途径，只有到了这个时候，人们才有希望找到产生这些途径的特定基因和产生这些途径的进化变化。
福尼在2，4-氯酚已酸（2，4-D）方面的研究就是一个典型的例子。多少年来，全世界的农民都用合成除草剂（一种护理草坪的Weed-B-Gon产品的主要成分）来喷洒庄稼。他们发现它非常有效，而且可以生物降解。紧接着，在20世纪60年代，微生物生态学家们注意到了一个令人高兴的进展：在喷洒这种除草剂的几乎每一个国家里，2，4-D都在被吸收的近一半的时间里降解。土壤里的某些微生物正在学着喜欢它的味道。
5年前，当福尼和他的同事们开始探究这个秘密时，微生物被看成是进化出了代谢2，4-D的唯一的一条化学途径。令福尼大为惊奇的是，来自约600个土样的大量细菌证明情况正好相反，依赖于它们所用的不同酶系，带有不同基因组的细菌都能代谢2，4-D，它们或许以不同的方式各食2，4-D，但它们都能消化它。
福尼说，这些变异是非常重要的，因为这暗示着通过它们自身之间基因的移动，生物进化了各食2，4-D的能力。传统的遗传学理论认为，大的功能性变化是由一系列逐步的点突变（DNA中单一碱基对的随机变异）引起的。但是福尼认为需要更激烈的变异。他说，为了发展新的代谢功能以及这些代谢功能所具有的优势，生物必须交换整个遗传物质块。生物学家对有性基因交换的重要性是非常熟悉的。然而福尼确信他们低估了无性重组的重要性。他说，在某些情况下，无性重组发生的频率要比有性重组高数千倍。
假如他是对的，“你不必发明全新的东西来得到某种新的功能，你可以调整和移动你已经发现的东西。”福尼说道。大多数生物学家会说新的基因不得不在生物吃2，4-D之前进化。但是，福尼认为，相关的基因早在化合物发明以前就存在了。“它们恰恰正在忙于做别的事情。”在许多土壤中，细菌互相合作来分解2，4-D，在其他土壤中，单一的细菌株系就能够单独完成2，4-D的分解。福尼相信，细菌已经通过从相邻的生物那里收集到了必要的基因，进而进化了这种能力。假如情况是这样，自然界永远不需要产生某种新的基因，并且在它的防护圈里，仍然会有许多的选择。福尼认为，打乱基因层，新的功能就会出现。
与恐龙不同的是，微生物几乎没留下化石。因此，为了研究细菌的进化，CME的研究人员正在努力观察活动中的细菌。生物学家理查德 · E · 伦斯基（Richard E. Lenski）是一位新兴起的实验进化领域的专家，CME在该领域迅速建立起了自己的领先地位。伦斯基研究小组已在不同的环境下放置了来自单一大肠杆菌株系的后代标本，然后观察它们是如何适应各种不同条件的。
在一个由伦斯基的合作者朱迪思 · A · 蒙戈尔德（Judith A. Mongold）所进行的实验中，细菌被放在不同的温度下在不到一年的时间里繁殖了2000代（人类约需5万年才能繁殖出如此多代）。所有的细菌都已适应了它们特定的温度，那些暴露在高温下的细菌适应得最快。
在另一实验中，伦斯基为追踪一个大杨杆菌株系的12个群体花了近4年时间。在此期间，该群体繁殖了1万代。同它们的祖先相比，后代的生长速度在不同培养基中和不同温度下都明显地加快。伦斯基打算后半生继续追踪这些细菌，到他70多岁时，他估计它们将繁殖10万代，这在人类需要几百万年时间。
伦斯基说，用微生物系统进行研究的好处就是你能提出想法，然后进行准确的实验来检验你的这些想法。例如，生物学家长时期以来争论时间、随机性和适应性对进化的相对影响，但是，伦斯基的研究小组能够把这个问题付诸于实验。该研究小组从单个大肠杆菌克隆了12个群体并让它们在分离的、但完全相同的环境下繁殖。伦斯基的研究小组论证说，如果2000代以后，所有12个群体都保持相似，那么适应性正在迫使它们进化。如果它们变得不同，那么随机性起着更大的作用，为了检验时间的影响，研究小组从12个稍微不同的细菌中又克隆了12个群体。假如1000年以后，这些差异越来越大，那么研究小组就能得出结论 :过去的进化确实影响着未来的进化。这些结果发表在1995年1月6日的《科学》杂志上。
他们指出，适应性比起其他因素更能决定细菌的生长速度；在决定细菌大小方面，时间和随机性是最重要的因素。
伦斯基和蒙戈尔德的研究表明，微生物能在大约几年内改进它们的行为，生物学家能够通过选择性环境压力指导它们的进化途径。问题是微生物到底能够被推进多远？除了2，4-D以外，它们已经进化出了降解像杀虫剂硝苯硫酸脂酯、虫螨威（卡巴呋喃）、甲苯溶剂、苯和四氯乙烯的能力。CME主任詹姆斯 · M · 蒂德耶（James M. Tiedje）说 :“假如给他们充足的时间，他们或许会解决任何化学问题。”
当然，时间是一个关键的制约因素。在食塑料的微生物被繁殖出来以前，众多技术上的障碍需要克服，最大的障碍倒不是人们所说的非自然物分子的极大复杂性，例如，碳氟键结构很简单，但是它们在自然界是如此稀少，以至于微生物永远也学不会分解它们。培养能分解它们的微生物（譬如培养分解威胁臭氧层的氯氟碳化物的微生物的努力），会是一种永久性的挑战。
蒂德耶认为，崭露头角的微生物进化论者必须仔细地选择他们的研究目标，且把注意力集中在与自然化合物相近的合成制品上。
他说，他们应该试图遵循现存的微生物机制，而不是发展新的化学途径。基于同样的道理，正在设计可生物降解且化学键与DNA中的键极为相似的塑料。
但是可生物降解的塑料永远也取代不了许多其他的合成化合物，当然他们也无法除掉现存的合成废物。例如多氯代联苯（PCBs），自本世纪30年代起，除了用于别的东西上外，该合成物已经应用于电容器和变压器上。由于剧毒，它们是全世界的主要污染物质，而且微生物降解是理想的候选方法。PCBs中的主要成分联苯环存在于自然界中并能被各种各样的细菌分解。蒂德耶相信，在10年内，他的研究小组有可能培养出吞食PCBs的微生物。
蒂德耶已经培养出了能分解某些PCBs的细菌。现在，他需要把它们的胃口扩大，这本身就不是一项轻而易举的工作。如果它不能分解合成化合物碎片，一个能分解联苯环的生物是没用的。就像一个摸透敌人军营的爆破专家一样，微生物不得不具备合适的遗传装置，才能在代谢途径的每一个步骤中存活下来。蒂德耶希望通过有目的的进化和基因工程创造出这些基因，并逐步地把设计出的基因转移到正在进化的生物中去。其结果将是自然和人类的功劳——一个令人振奋的二者合作的象征。
在经历了30亿年之后，大自然给予我们有关废物处理的一、两个教训是不足为奇的，但这些教训也应使我们止步思考。利用科学改造自然可能是个危险的游戏，从科罗拉多大峡谷的杂种鹿到澳大利亚北部的棒蟾蜍，这些外来种都引发了世界范围的环境灾难。假如微生物发展了一种吞食合成制品的能力，那么人们会担心它们本身是否满足于废物堆和处理厂，或者它们是否会招致更大的麻烦。
CME小组的人们认为不会这样。蒂德耶说 :“大多数细菌需要高度特化的环境才能存活，得不到适当的养分和条件，它们很快会死亡。”福尼指出：“棉花和纸是可生物降解的，然而我们读的书和穿的衣服很难在我们眼前消失。”他认为，吞食塑料的生物永远也不会凶残起来，人们还是生活在横冲直闯的书虫和衣鱼的恐惧中为好。但是它们可能使社会拥有合成制品，也能分解这些合成制品。假如那一天到来的话，即使是诺曼 · 梅勒也可能被说服放弃他的观点。
[The Sciences，1996年5~6月]