增强的土壤细菌显示出可持续生物塑料生产的前景

土壤细菌Cupriavidus necator几十年来一直受到研究人员和工业界的关注。这部分是因为，通过生化反应，细菌将可再生原料甲酸和二氧化碳（CO2）转化为生物塑料等有价值的产品

然而，有一个缺点：细菌在甲酸上生长不好。土壤细菌首先将甲酸燃烧成更多的二氧化碳，然后通过泵入额外的能量对其进行再处理。微生物学家Nico Claassens表示，这是一种相当低效的绕行方式。“这就像在比赛中绕着起跑线多跑一圈。”来自瓦赫宁根大学和德国马克斯·普朗克研究所的研究人员认为，这可能会更有效率。他们在纸上设计了一种更智能、更直接的生化途径，这种途径允许细菌直接使用甲酸，而不需要不必要的中间步骤。实践证明，这种方法是成功的。研究结果发表在《自然微生物学》上

Beau Dronsella（Max Planck）观察到，在小型培养容器中，细菌在相同的能量摄入下产生的生物量增加了15%至20%。“我们已经证明，我们可以比大自然做得更好，”Claassens说。他补充道：“20%的额外产品可能看起来很小，但它可以区分经济上可行和不可行的可持续过程。”

“代谢性心脏移植”

改进细菌需要精确的基因改造，或者正如Claassens所说，“代谢性心脏移植”。研究人员灭活了负责原始低效代谢途径的基因，而是为细菌提供了缩短途径的遗传指令

把这个过程想象成一个有传送带的工厂，在传送带上，原材料被机器人手臂放置和加工——将组件切割、组装和粘合在一起。Claassens和他的同事们用更高效的机械臂取代了这些机械臂，从而可以用更少的步骤和更少的能量制造出相同的最终产品。在适当的条件下，它会在细胞中积累生物塑料，有时会占其体重的一半以上。研究人员对涡轮模式下新增强的细菌特别感兴趣

Claassens解释说：“通过进一步改变它们的基因，我们可以指导它们生产其他有价值的化合物。”。然而，这项研究还没有完全到位。“我们现在已经证明了这一原理是有效的。”

下一步是使用这些经过改造的细菌来实际生产特定的产品。一家初创公司已经表示有兴趣利用这种细菌从甲酸中制造化学物质 More information: Beau Dronsella et al, One-carbon fixation via the synthetic reductive glycine pathway exceeds yield of the Calvin cycle, Nature Microbiology (2025). DOI: 10.1038/s41564-025-01941-9. www.nature.com/articles/s41564-025-01941-9

Journal information: Nature Microbiology