Cell：合成生物学壮举！让细菌进化扫描植物一样的自养生物...

，登载在《Cell》上的一篇新分析里面，来自以色列魏茨曼科学知识所长的科学知识家们透过了一场合成生命体学壮举：他们大修了一种并不一定以葡萄糖为食的菌株，使其可以像药用植物一样通过吸收氢气来构建蛋白。这一成果为利用工程菌株将我们看作废水的系列产品生成为油料、食品或其他感兴趣的有机化合物开辟了令人振奋的新前景。加州大学伯克利分校的生生命体化学家De Sage没有参与这项分析，他表示这项分析影响深远。他说：“这些进步确实最终扭转我们教授生命体生命体化学的方式。”植物学家并不一定把世界分为两种类型的生命体：共生生命体（有机碳生成为生命体量）和异养生命体（消耗有机有机化合物）。共生生命体操控着地球上的生命体量，并储备我们所需要的食物和油料。非常好地理解共生发育的数学模型以及有助于共生发育的方法对于实现保护环境发展至关重要。依然，合成植物学家一直力图通过大修药用植物和共生菌株，从水和氢气里面制造有价值的生命体化学物质和油料，因为这确实比其他除此以外非常便宜。到即便如此，他们已经尝试结构设计了异养菌株，从而获取了比其他方法非常价格低廉制造甲醇和其他所需的生命体化学物质。然而，它并不总是价格低廉的，这些经过工程大修的菌株菌株不能以稳定的糖为食，从而增加了工作成本。因此，魏茨曼科学知识所长的合成植物学家Ron Milo及其制作组要求看看到底能将菌株生成为共生生命体。为此，他们再一结构设计了这种菌株呼吸作用的两个基本部分：高能量是从和用来发育的碳源。在高能量特别，分析部门只能特别强调菌株透过光能的潜能，因为该过程太过繁杂。原本的是，他们复制了一种底物的基因，使菌株能以苯酚水（一种有机一碳有机化合物）为食。然后，它们可以将苯酚水生成为ATP，这是蛋白可以采用的高能量分子，并让其可以采用第二批转给到的三种新底物所需的高能量，所有这些都使其能将氢气生成为糖和其他有机分子。分析部门还让菌株并不一定用于呼吸作用的几种底物失活，被迫其借助新的食物发育。然而，这些波动最初仍未产生能够以苯酚水和氢气为食的菌株。分析部门怀疑，这些养分仍在被出发点其人为生命体合成。因此，他们将一批工程化的菌株接种到纤维素（xylose，一种有机碳的是从）忽视于的生命体化学恒温器里面。分析制作组最初储备约300天的纤维素，并提供大量的苯酚水和10％的氢气，支持足够的蛋白增殖以启动进化。在这种环境里面，与忽视xylose作为发育碳源的异养生命体相对，共生生命体具有很大的选择性优势，这些共生生命体由氢气作为唯一碳源制造生命体质。分析部门采用铯标记证明了分离出的菌株是真正的共生菌株，即氢气，而不是xylose或任何其他有机有机化合物支持蛋白发育。分析制作组今天通报说，这些进化的菌株将近获取了11种新的基因突变，使它们能在不食用其他有机体的情况下求生存。Milo说：“它似乎显示了进化是多么惊人，因为它可以扭转蛋白呼吸作用的基本功能。”多年来一直致力都有分析的耶鲁该大学系统植物学家Pam Silver说：“我对他们的尝试表示敬意。”科学知识家们之前已经开发了几十种来进行来操纵菌株的基因，使其产生不尽相同的有机化合物，如用药和油料。这项新分析显然分析部门可以复制这些以苯酚水为食的共生菌株了，而苯酚水又很较易获取，因此，由风能和太阳能产生的苯酚水可以帮助工程菌株制造甲醇和其他油料，或用药，如抗疟疾用药奎宁。这是一个令人振奋的前景。原始出处：Shmuel Gleizer, Roee Ben-Nissan ,Ron Milo ,et al.Conversion of Escherichia Coli to Generate All Biomass Carbon From CO 2.Cell . 179 (6), 1255-1263.e12 2019 Nov 27 .PMID: 31778652 DOI: 10.1016/j.cell.2019.11.009 .