这篇细胞逆天了以色列科学家造出新式大肠杆菌可把二氧化碳作为碳源

▎学术经纬/报导

在最新的一期《细胞》杂志上，来自以色列魏茨曼科学研讨所（Weizmann Institute of Science）的一支团队宣布了一篇十分引人重视的论文——使用组成生物学的办法，他们造出了一种自然界里不存在的大肠杆菌，并且让它们学会了“吃”二氧化碳！这项研讨也在同期《细胞》杂志上得到了专文解读。

这项研讨为啥如此重要呢？这还要从生物的“吃饭方法”说起。依据食物来历的不同，生物可以被大致分为两类：一类叫做“自养生物”。望文生义，它们可以自己出产有机物来养活自己。最常见的比如，便是咱们身边的植物了——从一颗种子到一棵大树，植物“吃掉的”不是土壤，而主要是空气里的二氧化碳。第二类生物则叫做“异养生物”，它们不能自己发作有机物，只能经过进食来吸取。人类便是“异养生物”。

在生物实验室待过的朋友们都知道，大肠杆菌也是一种异养生物。而这支团队想要从纯科学的视点，研讨能否经过改动它们代谢的方法，让大肠杆菌从异养生物变成自养生物。“咱们想要知道为了完成这种改动，DNA蓝图需求发作多极点的改动。”本研讨的榜首作者Shmuel Gleizer博士说道。

本研讨的图示（图片来自：参考资料[1]）

在这篇论文里，科学家们先是引入了一条固定二氧化碳的通路，可以让大肠杆菌“吃掉”二氧化碳，并从中获取能量。此外，他们也改造了卡尔文循环等生化途径，让大肠杆菌能经过简略的电化学组成甲酸盐（formate，一种一碳化合物），促进二氧化碳的“消化”。但具有这些通路，不代表大肠杆菌就喜爱这条通路。为了逼迫它们改动“吃饭”的方法，研讨人员们又使用自然选择的力气，经过让异养通路里的要害酶发作失活，并约束培育环境里的糖分，以促进大肠杆菌承受新增加的自养通路。

200多天后，大肠杆菌开端承受新的生活方法。350多天后，这些细菌彻底承受了簇新的命运。后续测序成果则发现，这些细菌里，最少呈现了11个新的骤变，让它们可以习惯自养的生活方法。其间，部分骤变呈现在固碳的循环中，别的一些骤变则发作在一些功用不明的基因里。

“本研讨初次改动了一种细菌的成长形式，让咱们肠道里的细菌学会了植物才有的技术。” Gleizer博士点评道。

“咱们的方针是发明一个快捷的科学渠道，能增强对二氧化碳的固化。这有望处理食物和动力的可继续出产问题，也有望应对全球变暖带来的应战，”通讯作者Ron Milo教授弥补道：“使用生物技术，把大肠杆菌的碳源从有机碳变为二氧化碳，是树立这个渠道的重要一步。”

不过咱们也必需要分外留意，这虽然是组成生物学范畴的一大打破，但就成果来看，采取了新生活方法的大肠杆菌，发作的二氧化碳要比耗费得更多。想要缓解全球变暖的危机，科学家们还任重而道远。

参考资料：

[1] Shmuel Gleizer et al., (2019), Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO2, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.009

[2] Tobias J. Erb et al., (2019), Escherichia coli in Auto(trophic) Mode, Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.040

[3] Laboratory-evolved bacteria switch to consuming CO2 for growth, Retrieved November 28, 2019, from https://。

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