發(fā)布時(shí)間:2012-08-31 10:14 來源:環(huán)球科學(xué)（huanqiukexue.com）
轉(zhuǎn)基因生物可以將二氧化碳或廢料轉(zhuǎn)化為能與汽油兼容的交通燃料。
圖示：顯微圖像展示了一組在培養(yǎng)基中的真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌。如本圖中所示，它們在自然狀態(tài)下可以將周圍的碳轉(zhuǎn)化為一種生物塑料，即圖中細(xì)胞膜內(nèi)淺色的點(diǎn)。但是麻省理工學(xué)院研發(fā)的生物性改造的真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌可以產(chǎn)生異丁醇燃料，并將其從細(xì)胞排放到周圍的介質(zhì)中，從而方便科學(xué)家們收集。 圖片來源：克里斯托弗？布里格姆（Christopher Brigham）
一種叫做真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌（Ralstonia eutropha）的不起眼的土壤細(xì)菌具有一種天然性能：只要受到壓力，它們就會(huì)停止生長并竭盡所能產(chǎn)生復(fù)雜的碳化合物。目前，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們教會(huì)了這種微生物一項(xiàng)新技能：他們修補(bǔ)了它的基因，從而使它能夠制造一種叫做異丁醇的酒精燃料，可以直接取代或者兌入汽油。
麻省理工學(xué)院生物系科學(xué)家克里斯托弗？布里格姆（Christopher Brigham）致力于開發(fā)這種經(jīng)過生物性改造的細(xì)菌，目前他正嘗試讓這種生物將大量的二氧化碳作為碳源，從而使它能夠利用廢氣制造燃料。該研究論文發(fā)表在本月的《應(yīng)用微生物學(xué)與生物技術(shù)》（Applied Microbiology and Biotechnology）雜志上，布里格姆是論文的合著者。
布里格姆解釋道，在微生物的自然狀態(tài)下，當(dāng)它的基本營養(yǎng)物質(zhì)來源，如硝酸鹽和磷酸鹽受到限制時(shí)，“它就會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)碳模式”，就是在它感覺資源有限時(shí)儲(chǔ)存食物以備后用。
“它所做的就是盡可能獲得碳，并將其以多聚體結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存起來。而這個(gè)多聚體的屬性與很多用石油制成的塑料相似”，布里格姆說道。通過敲除一些基因，再插入另一個(gè)生物的基因，并且修補(bǔ)其他基因的表達(dá)，布里格姆和他的同事們成功地使這種微生物不再產(chǎn)生塑料轉(zhuǎn)而產(chǎn)生燃料。
盡管團(tuán)隊(duì)致力于使微生物將二氧化碳作為碳源，但通過略微不同的調(diào)整，同樣的微生物就能擁有將包括農(nóng)業(yè)廢物和城市垃圾在內(nèi)的幾乎所有形式的碳源轉(zhuǎn)化為有用的燃料的潛力。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的微生物已經(jīng)可以將果糖（一種糖）作為碳源了。
目前，由生物學(xué)教授安東尼？辛斯基（Anthony Sinskey）領(lǐng)導(dǎo)的，成員包括化學(xué)研究生盧京南（Jingnan Lu），生物學(xué)博士后克勞迪婭？蓋（Claudia Gai）在內(nèi)的麻省理工學(xué)院小組，已經(jīng)成功地改變了這種微生物的基因，讓它們源源不斷地將碳轉(zhuǎn)化為異丁醇。
“結(jié)果表明，持續(xù)培養(yǎng)這種微生物可以獲得大量的異丁醇”，布里格姆說。目前，研究人員致力于優(yōu)化系統(tǒng)以提高生產(chǎn)率，同時(shí)設(shè)計(jì)工業(yè)化水準(zhǔn)的生物反應(yīng)器。
布里格姆說，不像在一些生物工程系統(tǒng)中，微生物需要破壞微生物的細(xì)胞才能在體內(nèi)產(chǎn)生期望的化學(xué)物質(zhì)，真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌天生就能將異丁醇排入周圍流體中，進(jìn)而使其被連續(xù)不斷地過濾出來，而生產(chǎn)過程不會(huì)停止。他說道，“我們不需要額外的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)將它轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞”。
許多研究小組通過包括其他轉(zhuǎn)基因生物在內(nèi)的多種途徑獲得異丁醇產(chǎn)物。至少已經(jīng)有兩家公司做好了將它作為燃料，燃料添加劑或化學(xué)產(chǎn)品原料生產(chǎn)的準(zhǔn)備。與其他被推薦的生物燃料不同，異丁醇幾乎不需要改造就可以用于現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)，一些賽車中已經(jīng)使用了異丁醇作為燃料。
麻省大學(xué)達(dá)特茅斯分校的生物學(xué)副教授馬克？希爾比（Mark Silby）指出：“這個(gè)方法相比由玉米提煉的乙醇產(chǎn)品有許多潛在的優(yōu)勢。細(xì)菌系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，理論上可以在工業(yè)化環(huán)境中產(chǎn)生大量的生物燃料”。他補(bǔ)充道：“這個(gè)系統(tǒng)的潛力尤其體現(xiàn)在可以從廢料或二氧化碳中提取出碳，因此不會(huì)影響糧食供應(yīng)?！笨傊?，他說，“這個(gè)方法有很大的潛力”。
（環(huán)球科學(xué) 譯/顧卓雅 校/朱佳蓮）
