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北京时间11月28日，宣布在《Cell》上的一篇新研讨中，来自以色列魏茨曼科学研讨所的科学家们进行了一场组成生物学豪举：他们改造了一种一般以单糖为食的细菌，使其可以像植物相同通过吸收二氧化碳来构建细胞。这一效果为运用工程细菌将咱们视为废物的产品转化为燃料、食物或其他感兴趣的化合物拓荒了令人振奋的新远景。
加州大学伯克利分校的生化学家Dave Savage没有参加这项研讨，他表明这项研讨影响深远。他说：“这些前进或许终究改动咱们教授生物化学的办法。”
生物学家一般把国际分为两种类型的生物：自养生物（有机碳转化为生物量）和异养生物（耗费有机化合物）。自养生物操控着地球上的生物量，并供给咱们所需求的食物和燃料。更好地了解自养成长的原理以及促进自养成长的办法关于完成可持续发展至关重要。
图片来自：Cell
长期以来，组成生物学家一向企图通过改造植物和自养细菌，从水和二氧化碳中出产有价值的化学物质和燃料，由于这或许比其他途径更廉价。到目前为止，他们现已成功规划了异养大肠杆菌，然后取得了比其他办法更廉价出产乙醇和其他所需的化学物质。但是，它并不总是廉价的，这些通过工程改造的大肠杆菌菌株有必要以安稳的糖为食，然后增加了作业本钱。
因而，魏茨曼科学研讨所的组成生物学家Ron Milo及其团队决议看看是否能将大肠杆菌转化为自养生物。为此，他们从头规划了这种细菌推陈出新的两个根本部分：能量来历和用来成长的碳源。
在能量方面，研讨人员无法赋予细菌进行光合作用的才能，由于该进程过分杂乱。取而代之的是，他们植入了一种酶的基因，使细菌能以甲酸盐（一种有机一碳化合物）为食。然后，它们可以将甲酸盐转化为ATP，这是细胞可以正常的运用的能量分子，并让其可以正常的运用第二批接收到的三种新酶所需的能量，所有这些都使其能将二氧化碳转化为糖和其他有机分子。研讨人员还让细菌一般用于推陈出新的几种酶失活，迫使其依托新的食物成长。
但是，这些改动开始并未发生可以以甲酸盐和二氧化碳为食的细菌。研讨人员置疑，这些营养物质仍在被导向其天然代谢。因而，他们将一批工程化的菌株接种到木糖（xylose，一种有机碳的来历）受限的化学恒温器中。研讨团队开始供给约300天的木糖，并供给很多的甲酸盐和10％的二氧化碳，支撑满足的细胞增殖以发动进化。
图片来自：Cell
在这种环境中，与依靠xylose作为成长碳源的异养生物比较，自养生物具有很大的选择性优势，这些自养生物由二氧化碳作为仅有碳源出发生物质。研讨人员运用同位素标记证明了别离出的细菌是真实的自养细菌，即二氧化碳，而不是xylose或任何其他有机化合物支撑细胞成长。
研讨团队今日陈述说，这些进化的细菌一共取得了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生计。
Milo说：“它的确显现了进化是多么惊人，由于它可以改动细胞推陈出新的根本功能。”
多年来一向致力于同类研讨的哈佛医学院体系生物学家Pam Silver说：“我对他们的成功表明敬意。”
科学家们之前现已开发了几十种东西来操作大肠杆菌的基因，使其发生不同的化合物，如药物和燃料。这项新研讨意味着研讨人员可以植入这些以甲酸盐为食的自养大肠杆菌了，而甲酸盐又很简单取得，因而，由风能和太阳能发生的甲酸盐可以在必定程度上协助工程细菌制作乙醇和其他燃料，或药物，如抗疟疾药物青蒿素。这是一个令人振奋的远景。
