改造细菌不再“吃饭”

　　未参与该研究的美国加州大学伯克利分校生化学家Dave Savage表示，这一发现意义深远，这些进步可能“最终改变我们教授生物化学的方式”。

　　生物学家通常把生物体分成两类：一类是自养生物，如植物和细菌，它们主要利用光合作用将二氧化碳转化为糖和其他有机化合物。与此同时，异养生物（也就是人和几乎所有其他生物）从它们所消费的生物体中获得这些能量。

　　长期以来，合成生物学家一直试图改造植物和自养细菌，到目前为止，他们已经成功地获得了异养大肠杆菌，其生产乙醇和所需化学物质的成本比其他方法要低得多。然而，它并不“便宜”：这些改造过的大肠杆菌必须以稳定的糖为食，从而增加了成本。

　　因此，以色列魏茨曼科学研究所合成生物学家Ron Milo和同事决定看看是否能将大肠杆菌转化为自养菌。为了做到这一点，他们重新设计了这种细菌新陈代谢的两个基本部分：如何获得能量，以及用什么来源的碳生长。

　　在能量获取方面，研究人员不能给予细菌进行光合作用的能力，因为这个过程太复杂了。取而代之的是，他们为其植入了一种酶的基因，这种酶能使微生物吃甲酸盐。微生物可以将甲酸转化为ATP（一种能量丰富的分子）。这种饮食为这种微生物提供了所需的能量来使用第二批3种新酶——所有这些酶都能使微生物将二氧化碳转化为糖和其他有机物质。

　　研究人员还将几批经过改造的大肠杆菌放入容器中，以便控制这种微生物的饮食。研究小组开始是用木糖、甲酸盐和二氧化碳进行喂养。之后，研究人员还稳步减少了微生物可获得的木糖的数量。研究小组近日在《细胞》上报告说，这些进化的细菌总共获得了11种新的基因突变，使它们能够在不吃其他有机体的情况下生存。

　　相关论文信息：

　　https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.009

　　作者：唐一尘

　　来源：中国科学报 2019年12月2日

　　http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/12/351582.shtm 

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