
科学家在《美国国家科学院院刊》[需订阅] 上报告称,经过基因工程改造的细菌现在可以产生可作为生物燃料使用的长链醇类。值得注意的是,研究人员通过人工合成改造了细菌的代谢,从而生产出一种通常在自然界中不存在的富含能量的醇类。
共同作者詹姆斯·廖说:“以前的代谢工程工作通常产生自然界中已经存在的化合物……我们在这里的工作旨在生产自然界中没有合成的化合物”[科学新闻]。
除了普通的基因工程(涉及从不同物种中提取基因,在本例中是从酵母和一种制造奶酪的细菌中提取基因)之外,这项新研究还需要第三种定制的人工基因。这三个基因被插入到大肠杆菌细菌的基因组中。研究人员设计这些基因来扩展大肠杆菌的
代谢途径,以便到最后,通常会转化为氨基酸的前体化合物反而会转化为长链醇类 [技术评论]。这些长链醇类串联了六个碳原子,每个分子包装了更多的潜在能量。乙醇只有两个碳原子,并且没有其他天然存在的醇类含有超过五个碳原子。
它们的能量密度使长链醇类作为生物燃料具有价值:较高的碳原子数使生物燃料每加仑产生的能量与汽油一样多;相比之下,乙醇的能量比汽油低 30% [技术评论]。与乙醇不同,新的生物燃料也可以与现有的汽油基础设施一起使用,因为较大的分子很容易与水分离。虽然类似的较大分子醇类可以通过人工方法制造,但这些方法需要极高的温度和压力,而“细菌工厂”则在体温下运行。
目前,研究人员仅设法生产了少量的醇类:从喂给细菌的 20 克葡萄糖中,燃料产量不到 400 毫克。
廖说:“下一步是在足够大的化合物数量中进行开发,然后将其移交给公司进行开发”[法新社]。另一个需要克服的障碍是醇类对细菌的毒性,但廖认为有可能使细菌更耐受醇类。生物工程师詹姆斯·柯林斯评论说,如果他们成功了,“你基本上只需喂养细菌并使其保持快乐,它们就会继续工作并完成所有生物化学反应”[科学新闻]。
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