细菌进化不得不消耗二氧化碳使生物质

通过完全重新布线大肠杆菌代谢合成生物学的强国已经进化到消费二氧化碳。

地球上大多数生物生活自养生物。这些植物、微生物和其他使用能源,通常以光的形式和碳,合成自己的食物。因此,自养生物,扮演了重要的角色在地球的碳循环中,并且可以帮助人类解决二氧化碳问题。

努力构建或调整光合作用是常见的,但转换大肠杆菌产生二氧化碳转化为一种细菌,使用它作为能源是新的。罗恩·米洛系统生物学家在以色列魏茨曼科学研究所的,和他的团队取得了通过哄骗大肠杆菌发展一个自养生活方式,让它消耗甲酸单碳化合物,用它来产生能量,然后从二氧化碳驱动生产的生物质。

团队通过灭活关键酶参与管理这一转换正常大肠杆菌新陈代谢,增加酶的基因直接自养生物使用的卡尔文循环将二氧化碳转化为糖。然后工程细菌培养有限的糖和10%的二氧化碳。这提供了一个环境的选择优势大肠杆菌自养生活方式。大约200天之后,一代又一代的细菌已经完成了营养变化。他们现在使用甲酸生产卡尔文循环所需的能量。

合成生物学一直试图设计一个比光合作用过程更有效率。这是极其复杂,但是需要合适的新基因进入细胞。然而,这些细菌的基因组的测序显示,需要创建一个只有11突变细菌能够捕捉二氧化碳并将其转化为生物量。

大肠杆菌通常用于合成生物学生产从药物到生物燃料。米洛解释说,这项工作“变换的概念证明能力大肠杆菌执行碳固定知道其他实验室可以添加生物合成途径可以产生有用的产品”。现在,工业应用的应变不优化,比正常植株生长更慢和仍然是一个净制片人的二氧化碳,虽然小。

然而,该方法的另一个优势是,甲酸很容易使用二氧化碳和电力生产。与太阳能电池可以产生许多与甲酸消耗甲酸,然后合并这个有机体将这种化合物转化为其他化合物,”说托拜厄斯Erb合成生物学家马克斯普朗克研究所的马尔堡,德国。实际上,这将是混合动力光合作用。这种类型的系统也可以抵消碳排放仍然产生的大肠杆菌。

在自然系统和海藻一样,同一细胞捕获光能和必须做固定有许多挑战,”解释道马丁Jonikas普林斯顿大学的分子生物学家。对他来说,分离二氧化碳固定的光收获方面是这种方法的主要机会之一。

米洛继续调查过渡的遗传基础,重点发展细菌生长在环境二氧化碳水平为工业应用铺平道路。