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微生物强力生产有价值的化合物

基因改造的细菌和酵母可以制造黄金、药物化合物和燃料。

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酿酒酵母图片来源:科学图片库/宾夕法尼亚州立大学

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当密歇根州立大学的艺术家亚当·布朗了解到一种细菌,铜绿假单胞菌,可以从有毒的氯金酸溶液(一种完全人工合成的盐)中提取纯金时,他赶紧去请教专家同事,微生物学家卡泽姆·卡谢菲,并提出了一个问题:“能制造出足够多的黄金来放在我的手心里吗?”布朗只想满足他的求知欲和艺术好奇心,这受到了炼金术的启发,炼金术是现代化学的先驱。

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此后不久,卡谢菲和布朗着手设计了一个半实验、半艺术展览,将铜绿假单胞菌暴露在富含氢气的环境中,氢气作为食物来源。在一个星期的时间里,细菌逐渐从有毒液体中提取黄金,留下纯度为24克拉的黄金碎屑。

这种效率低下的技术不会取代传统的采矿,但将微生物用作各种稀有且难以生产的材料的生产设施的想法,在过去几年中一直在获得关注。

一位艺术家和一位微生物学家创造了这个实验,该实验使用细菌将氯金酸转化为微观黄金。

其他微生物工厂正在开发中

大肠杆菌,或 E. coli,被华盛顿大学的化学工程师詹姆斯·卡罗斯用于生产pristinamycin的前体,pristinamycin 是一种用于治疗葡萄球菌感染的抗生素。这种微生物方法可以减少制造药物通常需要的化学处理步骤,从而可能降低成本。实际应用至少还需要五年时间。

酿酒酵母(图片来源:科学图片库/宾夕法尼亚州立大学)

科学图片库/宾夕法尼亚州立大学

酿酒酵母

加州大学伯克利分校的生物学家杰伊·基斯林已经展示了如何对这种酵母进行基因改造,以生产青蒿酸,这是抗疟疾药物中的关键化学化合物,通常从蒿树中提取。供应有限导致药物成本上升,但现在制药巨头赛诺菲-安万特已经获得了使用S. cerevisiae进行大规模生产的许可。

电流施加于沼泽甲烷杆菌 | 科学图片库/宾夕法尼亚州立大学

沼泽甲烷杆菌

宾夕法尼亚州立大学的微生物学家布鲁斯·洛根表示,对这种微生物施加电流,你就能产生纯甲烷。越来越多地,甲烷正通过像水力压裂这样的有争议的方法进行开采,但通过洛根的技术,我们可以实现甲烷气体的绿色生产,为我们的电器供电并为我们的房屋供暖。

在广泛的应用中,微生物工厂可能会引入工业革命从未实现过的效率。“这种方法很有前景,”洛根说。

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