科学家成功地改造了大肠杆菌,让其可将二氧

来自英国纽卡斯尔大学的科学家设计并改造了大肠杆菌，使其能够利用氢气(H2)将二氧化碳(CO2)转化为甲酸，从而捕获大气中导致温室效应的CO2。该研究成果不久前发表在AppliedandEnvironmentalMicrobiology上。

通常，在大肠杆菌中，含有一种甲酸氢裂酶（formatehydrogenlyase，FHL),该酶含有钼原子，会催化该反应的逆过程，即将从甲酸氧化成还原性H，同时产生CO2。这里的甲酸就是自然界中为人所知的蚂蚁用来抵御捕食者的一种有机酸。

为了让大肠杆菌中的FHL催化反方向的反应，即成为一种依赖氢的CO2还原酶。研究人员让此酶中原来的钼原子被替换成钨原子，方法是让大肠杆菌生长在富含钨原子的环境中，因为大肠杆菌难于区分两种元素。

一旦将钨换成钼，就改变了FHL的催化特性，使其锁定在二氧化碳捕获模式上，不能再在二氧化碳捕获和二氧化碳生产之间切换。

研究人员使用一种特殊的加压生物反应器，其中充满了H2和CO2，使大肠杆菌可以利用这些气体，并从二氧化碳中产生甲酸。

根据参与研究的FrankSargent博士的说法，他们之所以能够一开始有这样的想法并付诸实践最后获得成功，是因为通过阅读有关地球上生命起源的文献，无论是在初级文献还是科普书籍中，都提到35亿年前，大气中没有氧气，但二氧化碳和氢气含量很高，细胞生命开始在海底10,米深处产生和进化。那时，这些化合物需要转化为所有生命赖以生存的碳水化合物，那就需要一种酶将二氧化碳氢化成有机酸。于是，他们想在大肠杆菌中试试早已经发现的甲酸脱氢酶能不能让其催化35亿年前的那种反应。谁知，通过一个金属原子的替换，将成功地得以实现！

现在，在世界各地，大众都了解应对气候变化、开发可持续能源和减少浪费的重要性。减少二氧化碳排放需要一揽子不同的解决方案，而生物学和微生物学提供了一些令人兴奋的选择。

对此，Sargent博士表示：“最终目标是使用来自生物氢的可再生氢气——如在本研究中——或由可再生电力驱动的电解来捕获浪费的二氧化碳，并将其转化为甲酸，关键是一些微生物可使用甲酸盐作为其唯一的碳源。然后，我们可以制造燃料、塑料或化学品。这是一个真正循环生物经济的愿景，其中二氧化碳不断产生、捕获并返回市场。”