“改造”大腸桿菌 可邊處理垃圾邊發電

在最新一期《焦耳》雜誌上，瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)研究團隊報告了生物電子學方面的一項突破性成就，其提高了常見的大腸桿菌的發電能力。論文概述了一種新方法，可徹底改變廢物管理和能源生產。

這一突破不僅可以徹底改變可持續能源工作，還可以將每年產生的超過六千四百億磅的人類排泄物轉變為公用事業公司名副其實的金礦。電力通常是由流過渦輪機的水流產生的，如水力發電大壩，或者是通過流過渦輪機的熱蒸汽產生的，如核電和一些燃煤和天然氣發電廠。這種新方法將兩個電極浸入受污染的水流中，使用了大腸桿菌通常電化學活動的新基因超動力版本，以產生從污水到電線的電流。

大腸桿菌是一類廣泛且多樣化的細菌，存在於人類和動物腸道以及自然界中，以腐爛的有機物質為食，是生物學研究的主要內容，科學家已經通過細胞外電子轉移(EET)過程來使這種細菌發電。EPFL研究人員對大腸桿菌進行了改造，使其增強了EET能力，進而成為高效的“電子微生物”。與之前需要特定化學物質才能發電的方法不同，經過生物工程改造的大腸桿菌可在代謝各種有機底物的同時發電。

這項研究的關鍵創新之一是在大腸桿菌中創建了一個完整的EET途徑，這是前所未有的突破。通過整合奧奈達希瓦氏菌，研究人員成功地構建了一條跨越細胞內外膜的優化路徑。

經過改造的大腸桿菌在各種環境中都表現出了非凡的性能，包括從啤酒廠收集的廢水。在其他可發電微生物的生命岌岌可危時，改良後的大腸桿菌仍然生機盎然，這展示了其在大規模廢物處理和能源生產方面的潛力。

研究人員表示，他們能夠利用“生物工程電動細菌”一邊發電，一邊處理有機垃圾，可謂“一石二鳥”。

經過改造的大腸桿菌可用於微生物燃料電池、電合成和生物傳感等。此外，大腸桿菌的遺傳可塑性意味着它可被“量身定做”，以適應特定的環境和原料，成為可持續技術開發的多功能工具。

洛桑聯邦理工學院團隊表示，他們研究的意義不僅僅限於廢物處理。他們相信，工程化的大腸桿菌可以幫助為微生物燃料電池提供動力並操作特殊的生物傳感器。研究人員為，他們的工作非常及時，因為工程生物電微生物正在突破越來越多的現實應用的界限。

這一消息發佈之際，可持續能源領域出現了越來越令人驚訝的創新，其中包括加州理工學院的MAPLE航天器，該航天器在今年六月公開的測試中證明，它可以將太陽能從太空發射回地球。

這項創新可以大幅減少因燃燒石油、煤炭和天然氣發電而導致氣候變暖的二氧化碳排放量。研究人員報告說，他們獨特的生物工程大腸桿菌產生電流的能力是典型細菌的三倍。而且，與以前的方法不同，這種新菌株可以在消化或代謝多種有機物質（而不僅僅是人類糞便）時產生電力。

水 登