改造 E. Coli, 利用钨从 CO2 制造可再生燃料

来自英国纽卡斯尔大学的研究人员设计了大肠杆菌，利用金属钨和氢气 (H₂) 将二氧化碳 (CO₂) 转化为甲酸，从而捕获二氧化碳 (CO₂)。发表在《应用与环境微生物学》上的这项研究提出了将大气中的二氧化碳转化为可再生燃料的可能性。

通常，大肠杆菌中的一种酶会催化这种从甲酸生成 H₂ 和 CO₂ 的反应的逆转。在自然界中，后者最为人所知的是蚂蚁用来抵御捕食者的一种醋复合酸（Formic 来自拉丁语“formica”，意思是蚂蚁。）

为了逆转大肠杆菌中的正常反应，研究人员让细菌将钼（一种通常是酶的关键部分的金属）换成金属W，方法是让细菌在过量W的环境下生长。“这很容易做到，因为大肠杆菌不能轻易区分两者之间的区别，”首席研究员Frank Sargent说。

“将钨换成钼改变了我们酶的特性，使其锁定在二氧化碳捕获模式，这样酶就不能够在二氧化碳捕获和二氧化碳生产之间切换，”Sargent 博士说。

研究人员使用一种特殊的加压生物反应器，为了使微生物可以使用H₂ 和 CO₂，其中充满了H₂ 和 CO₂。“它起作用了——细菌可以在气压下生长并利用二氧化碳制造甲酸，”Sargent 博士说。

Sargent 博士通过阅读有关地球上生命出现的信息，其中包括了初级文献和科普书籍，进而发展出这个想法。三五十亿年前，大气中没有氧气，但二氧化碳和氢气含量很高，细胞生命开始在海面以下 10000 米处进化。

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。Sargent 博士说，这可能是通过一种当今较为不常见的方法来实现的，“例如我们在大肠杆菌中发现的酶，在催化剂钨帮助下，将二氧化碳氢化成有机酸”。“我们想在实验室里试试这个，” Sargent 博士补充道。

“在世界各地，社会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，” Sargent 博士说，“减少二氧化碳排放需要一系列不同的解决方案。生物学和微生物学在这一方面提供了一些令人兴奋的选择。”

“最终目标是使用来自生物氢的可再生氢气，如在这项研究中，或由可再生电力提供动力的电解来捕获浪费的二氧化碳，并将其转化为甲酸，”Sargent 博士说，“关键是微生物使用甲酸盐作为其唯一的碳源，然后我们可以制造可再生燃料、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。”

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