近日研究人員研發(fā)出經(jīng)過基因改造的無害內(nèi)臟細(xì)菌大腸桿菌以產(chǎn)生可再生的丙烷。這項研究是朝商業(yè)化生產(chǎn)或可能替代化石燃料的燃料來源邁出的一步。丙烷是清潔能源頗具吸引力的來源之一，因為它有著已經(jīng)存在的全球市場。它是天然氣加工和石油加工的副產(chǎn)品，而這兩種能源都是有限資源。目前丙烷是液化石油氣中的主要成分，后者被用于從中央暖氣系統(tǒng)到野營用爐，再到傳統(tǒng)的汽車車輛等一系列領(lǐng)域中。

在一項最新的研究里，英國倫敦帝國理工學(xué)院和芬蘭土爾庫大學(xué)的科學(xué)家小組利用大腸桿菌擾亂生物過程，從而將脂肪酸轉(zhuǎn)化為細(xì)胞膜。研究人員利用酶引導(dǎo)脂肪酸進入不同的生物通道，使得細(xì)菌產(chǎn)生可再生的丙烷，而非細(xì)胞膜。最終的目標(biāo)是將這些工程改造的系統(tǒng)應(yīng)用于光合細(xì)菌，有朝一日實現(xiàn)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料。這項研究被發(fā)表在期刊《自然通信》上。

倫敦帝國理工學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院的帕特里克·瓊斯教授(Patrick Jones)表示：“盡管這項研究還處于早期階段，但我們概念研究的證據(jù)提供了生產(chǎn)可再生燃料的新方法，在此之前只能從石油儲備里獲得。盡管目前我們只能生產(chǎn)少量可再生燃料，但我們產(chǎn)生的燃料已經(jīng)被直接用于發(fā)動機。這開啟了未來可持續(xù)生產(chǎn)可再生燃料的可能性，它們或可能補充然后取代化石燃料，例如柴油、汽油、天然氣和噴氣式燃料。”

科學(xué)家們選擇丙烷為目標(biāo)是因為它能夠以氣體的方式分離，此外將它從自然的氣體狀態(tài)轉(zhuǎn)換為易于運輸、儲存和使用的液態(tài)所需要耗費的能量較低。

“化石燃料是有限的資源，而我們?nèi)祟悢?shù)量的持續(xù)增長要求我們找到新的生產(chǎn)方式以滿足我們?nèi)找嬖鲩L的能源需求。然而研發(fā)一個低成本、經(jīng)濟可持續(xù)的可再生過程是一項巨大的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)階段藻類可用于生產(chǎn)生物柴油，但這一方法在商業(yè)上并不可行，因為獲得藻類和對它進行處理要求大量的能量和經(jīng)濟成本。因此我們選擇丙烷——只需要最少量的能量就可以將它從自然過程中分離出來，且它可以與現(xiàn)存的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相兼容。”瓊斯博士說道。

利用大腸桿菌作為宿主有機體，科學(xué)家們擾亂了將脂肪酸轉(zhuǎn)化為細(xì)菌細(xì)胞膜的生物過程。通過在較早階段中斷這一過程，科學(xué)家們可以移除味道難聞的化合物丁酸，它是一種制造丙烷的重要前體。

為了擾亂這個過程，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種名為硫酯酶的酶的新變體，這種酶以脂肪酸為目標(biāo)并將它們從自然過程中分離出來。然而，科學(xué)家們使用第二種名為CAR的細(xì)菌酶將丁酸轉(zhuǎn)化為丁醛。最后，他們補充了一種近期發(fā)現(xiàn)的ADO酶（aldehyde-deformylating oxygenase），這種酶可以自然產(chǎn)生碳?xì)浠衔铮瑥亩纬杀椤?/p>

之前科學(xué)家使用ADO酶都并不順利，因為他們無法利用酶的自然力量創(chuàng)造更清潔的燃料。但帝國理工學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)通過利用電子刺激ADO，他們能夠極大的提高這種酶的催化作用，并最終產(chǎn)生丙烷。

科學(xué)家們目前生產(chǎn)的丙烷量比轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品所需的量要少1000多倍，因此科學(xué)家們正在努力研發(fā)如何改良他們設(shè)計的合成過程。瓊斯博士表示：“在現(xiàn)階段，我們還沒有完全理解這種燃料分子是如何產(chǎn)生的。因此我們正在努力查明其中涉及的具體過程。我希望在未來五到十年，我們將能夠產(chǎn)生商業(yè)可行的過程，最終極大的滿足我們的能量需求。”這項研究得到了歐洲研究委員會的資金支持。