细菌可能是储能生物燃料的关键

　　康奈尔大学生物工程师BuzBarstow博士2009年试图解决一个大问题：如何建立一个低成本、环保和大规模的系统，从风能和太阳能等可再生能源中储存和回收能源。目前，由于电池对环境有害，目前还没有可持续地储存绿色能源的方法。
　　答案可能是一个小细菌叫谢瓦尼拉（Shewanella）。这种微生物将电子带入其新陈代谢中，并利用能量＂固定＂碳，当植物或生物体从二氧化碳中提取碳并将其添加到有机分子(通常是糖)中时，碳就会＂固定＂。BuzBarstow博士正在致力于设计一种新的细菌，通过利用这些前体分子来制造有机分子，如生物燃料。
　　近日发表的一项新研究，首次描述了谢瓦尼拉的一种机制，该机制允许微生物将能量带入其系统中，用于新陈代谢。
　　农业与生命科学学院生物和环境工程助理教授BuzBarstow博士说，＂只有极少数微生物能够真正储存可再生电力。＂他是论文的资深作者。他补充说，很少的微生物可以解决二氧化碳的。
　　＂我们想做一个，＂巴斯托说，＂为了做到这一点，我们需要知道让电子进入细胞的基因。＂
　　在这项研究中，研究人员使用了一种名为＂敲除sudoku＂的技术，巴斯托和同事们发明了这种技术，让他们一个接一个地灭活基因，以便知道它们的功能。
　　巴斯托说：＂我们发现了许多我们已经知道的将电子从细胞中取出的基因，这些基因也涉及到电子的进入。＂＂然后，我们还发现了一组全新的基因，这是以前没人见过的，要让电子进入细胞就需要这些基因。＂
　　第一作者AnnetteRowe博士，确定了这些基因促进电子进入Shewanella新陈代谢的途径。
　　事实证明，二氧化碳转化为糖类和最终生物燃料的途径是非常有效的，可以扩大规模，而且成本低廉。研究人员在许多不同的细菌属中发现了同源基因，这使他们怀疑，在地球上的生命发展出光合作用之前，细菌可能采用了类似的途径，利用氧化铁的电子从二氧化碳中提取二氧化碳，用于制造糖。
　　BuzBarstow博士说：＂当我们制造出一种能够吞噬电子的微生物时，我们现在正在做的就是将这些基因结合起来。＂他计划首先将这些基因添加到大肠杆菌中，这是一种经过高度研究和易于操作的细菌。电子驱动的工程细菌为利用可再生能源制造生物燃料、食品和化学品等打开了大门。
　　更多内容：Annette R. Rowe et al, Identification of a pathway for electron uptake in Shewanella oneidensis, Communications Biology (2021). DOI: 10.1038/s42003-021-02454-x