▎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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