科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

據(jù)瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院官網(wǎng)報(bào)道，該校團(tuán)隊(duì)提出了一種利用細(xì)菌生產(chǎn)纖維素的新方法。這種方法利用自然選擇的進(jìn)化原理，使科學(xué)家能快速培育出數(shù)以萬計(jì)的細(xì)菌變種，從中選出能產(chǎn)生最多纖維素的菌株。

科學(xué)家一直在嘗試將微生物變成活體“生產(chǎn)工廠”，以便能更快速地生產(chǎn)大量所需產(chǎn)品。這需要對(duì)細(xì)菌基因組進(jìn)行有針對(duì)性的改造，或培養(yǎng)最合適的細(xì)菌菌株。

醋酸菌K.sucrofermentans能產(chǎn)生高純度纖維素。纖維素材料有助于傷口愈合并預(yù)防感染，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、包裝材料和紡織品中需求量很大。然而，野生型的這種細(xì)菌生長緩慢，產(chǎn)生的纖維素?cái)?shù)量有限，因此必須找到一種方法來提高產(chǎn)量。

研究團(tuán)隊(duì)利用新方法成功培育出幾種醋酸菌變種，這些變種產(chǎn)生的纖維素比原始菌株多出70%。

團(tuán)隊(duì)首先用紫外光照射細(xì)菌細(xì)胞，隨機(jī)破壞細(xì)菌DNA中的位點(diǎn)。然后，他們將細(xì)菌放在暗室，以防止DNA損傷修復(fù)，從而誘發(fā)突變。他們使用微型儀器將每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞封裝在一小滴營養(yǎng)液中，并讓細(xì)胞在特定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生纖維素。孵化期結(jié)束后，使用熒光顯微鏡分析哪些細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生的纖維素最多，哪些細(xì)菌細(xì)胞沒有產(chǎn)生或產(chǎn)生的纖維素很少。

借助新開發(fā)的分選系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)自動(dòng)分選出那些進(jìn)化出能產(chǎn)生大量纖維素的細(xì)菌細(xì)胞。該分選系統(tǒng)完全自動(dòng)化，速度非常快，只需幾分鐘就能用激光掃描50萬個(gè)液滴，并分選出纖維素含量最多的液滴。最終篩選出4個(gè)菌株，它們的纖維素產(chǎn)量比野生型高出50%—70%。

進(jìn)化的醋酸菌細(xì)胞可在玻璃瓶中空氣和水的交界處生長，并產(chǎn)生纖維素墊。這種墊的自然重量在2—3毫克之間，厚度約為1.5毫米。進(jìn)化變種產(chǎn)生的纖維素墊重量和厚度幾乎是野生型的兩倍。

團(tuán)隊(duì)下一步將在實(shí)際工業(yè)條件下測(cè)試這種新的微生物。

總編輯圈點(diǎn)

纖維素是自然界分布最廣、含量最多的一種多糖。醋酸菌的有些菌株就能合成纖維素，不過，自然條件下的合成速度太慢，不能滿足人類需求。此次團(tuán)隊(duì)模仿“自然選擇法”，留下能產(chǎn)生大量纖維素的細(xì)胞，剔除“偷懶?；钡募?xì)胞，幫助醋酸菌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“進(jìn)化”。新開發(fā)的分選系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，它能一眼就“認(rèn)出”誰是生產(chǎn)纖維素的“優(yōu)秀員工”。接下來，科研人員要進(jìn)一步驗(yàn)證，這種進(jìn)化后的醋酸菌能否在工業(yè)生產(chǎn)中起到增產(chǎn)增收的作用。