如果有一个存在了上亿年的垃圾堆，会进化出吃塑料的生物吗?

答案是肯定的，甚至更加快：生物的进化可能远比你想象的要快，根本不需要上亿年。

首先，垃圾堆早就存在了，不用说「如果」。

过去七十年，塑料制品的数量只增不减。据统计，塑料的生产在过去七十年间从每年200万吨到现在每年有3.8亿吨，虽然其中不少会去特别处理，但是每年仍然约有900-1400万吨塑料会因为各种原因被排入海洋中 ^[1] 。

抛开环保的因素，针对题主的问题来讲：这每年成吨的垃圾倾倒到自然界中，就是一个「自然」的垃圾堆演化发生地了。但是，不需要上亿年吗？

因为进化的时间单位是「代」数，而不是时间。

我们高中课本学过，进化的基本单位是种群而不是个体，而种群要怎么传递他们的遗传信息呢？需要通过交配与繁殖。所以当我们计算一个种群进化的时间时，相对于我们理解的时间概念，从父母到子子孙孙这样一代又一代的「代」数，是一个更合适的时间单位。

举个例子，假设人类平均生殖的年龄是20岁（这里仅仅是假设），那么一百年里人类群体只会出现5代的遗传信息传递。但是细菌呢？昆虫呢？大肠杆菌繁殖一代只需要20分钟，果蝇繁殖一代只需要大约10天，这就意味着在相同时间里，它们的代数会远远高于人类。

所以我们去找能降解塑料的物种，比如微生物、昆虫，它们所需要的时间完全不需要上亿年，几十年的演化，再加上环境带来的强选择（以塑料为食那和生存是直接挂钩的，选择力可以很强），对它们来说已经是一个足够长的时间了。

所以，其实现在这样的例子数不胜数。

讲清楚题主这个前提条件，我们就可以回到这个问题本身了。 @赵泠 和 @Dr.Hu 都举到了很多与塑料分解相关的例子，比如黄粉虫、昆虫肠道微生物、日本发现的 大阪堺菌（ Ideonella sakaiensis ） 等等。我这边稍微系统梳理一下，作为补充。

其实微生物能吸收塑料的道理也不复杂：生物关键需要的物质除了水之外，是碳和氮。而塑料中具有的物质比如塑料袋里的 聚乙烯 [PE] 、食品包装用的 聚丙烯 [PP] 、饮料塑料瓶的 聚对苯二甲酸乙二醇酯 [PET] 等等，都是含有碳元素的，本身就是可以作为微生物的 碳源 ，需要的是关键的 蛋白酶 ，来将这些分子降解，就可以达到塑料吸收的目的了。

但是几十年的演化实验很难做，最直接的方法就是 观察 。2016年，日本科学家从塑料瓶回收站里发现并分离出了一种可以降解PET的微生物新种， Ideonella sakaiensis ， 它含有可以降解PET的关键酶（PETase和MHETase），通过2-3步的生化反应就可以将PET降解为对苯二甲酸[TPA]和乙二醇[EG]，也就实现了PET的降解了 ^[2] 。

而后的发现则是在昆虫的肠道菌群。不少昆虫要食用植物，纤维素的降解往往很依赖它们体内的微生物，而当昆虫开始吃塑料的时候，它们体内微生物也在被选择：在实验室中发现了印度飞蛾的幼虫体内含有可以降解聚乙烯[PE]的两种肠道细菌，这些细菌可以很好的在PE薄膜（也就是塑料袋）上生长 ^[3] 。黄粉虫的研究则更加丰富——能够降解PE、聚苯乙烯PS的肠道细菌都被依次发现 ^[4] 。

还有一类叫蜡蛾（ Galleria mellonella ）的昆虫，它们往往会以蜜蜂不要的蜂蜡为食，而蜂蜡的结构和PE很相似。科学家利用抗生素消除蜡蛾幼虫体内的大肠杆菌发现，蜡蛾自己就可以消化PE，但肠道菌群可能也会起到促进作用 ^[5] 。

还有的研究更绝：观察进化是吧，一个个观察太慢了，干脆一口气全观察了。研究者采集了世界上两百多个地方的环境DNA，再结合能降解10种塑料分子的30000多种酶序列的数据库，在海洋中发现了12000多种塑料降解酶，在土壤中发现了18000多种塑料降解酶，这其中绝大部分，都是科学家们从未看到的 ^[6] 。

这时候再回到题主的疑问：完全不需要上亿年，在如今海洋和土壤的「垃圾堆」里，这样的生物已经成千上万种了。而回到进化理论本身来看，也许这些能降解塑料的酶只是偶然突变产生的，但是当无时无刻的选择发挥作用时，偶然，也就成为了必然。

参考

1. ^ Lau W W Y, Shiran Y, Bailey R M, et al. Evaluating scenarios toward zero plastic pollution[J]. Science, 2020, 369(6510): 1455-1461. https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aba9475
2. ^ Yoshida S, Hiraga K, Takehana T, et al. A bacterium that degrades and assimilates poly (ethylene terephthalate)[J]. Science, 2016, 351(6278): 1196-1199. https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aad6359
3. ^ Yang J, Yang Y, Wu W M, et al. Evidence of polyethylene biodegradation by bacterial strains from the guts of plastic-eating waxworms[J]. Environmental science & technology, 2014, 48(23): 13776-13784. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es504038a
4. ^ Jang S, Kikuchi Y. Impact of the insect gut microbiota on ecology, evolution, and industry[J]. Current Opinion in Insect Science, 2020, 41: 33-39. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214574520300869
5. ^ Kong H G, Kim H H, Chung J, et al. The Galleria mellonella hologenome supports microbiota-independent metabolism of long-chain hydrocarbon beeswax[J]. Cell Reports, 2019, 26(9): 2451-2464. e5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124719301809
6. ^ Zrimec J, Kokina M, Jonasson S, et al. Plastic-degrading potential across the global microbiome correlates with recent pollution trends[J]. MBio, 2021, 12(5): e02155-21. https://journals.asm.org/doi/10.1128/mBio.02155-21