這種與我們終生為伴的細菌，或成減緩全球變暖的希望

大腸桿菌（掃描電鏡）

捕捉人類活動產生的二氧化碳、減緩甚至逆轉全球變暖的希望，可能就藏在不起眼的大腸桿菌中。

編譯 | 楊雨

審校 | 吳非

每年有數百萬噸的二氧化碳被排放到大氣中，碳的捕捉和封存被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩甚至逆轉全球變暖的一項關鍵技術，但實現碳捕捉也面臨著重大技術挑戰。近日，蘇格蘭鄧迪大學生命科學學院的弗蘭克?薩金特教授(Frank Sargent)及同事們與當地企業Sasol UK和Ingenza公司合作，開發了一種利用大腸桿菌將二氧化碳轉化為甲酸的方法，解鎖了新的碳捕捉技術。該論文發表在最新的Current Biology期刊上。

薩金特教授說：「減少二氧化碳排放需要很多不同的解決方案，大自然很早就為我們提供令人興奮的選項。微觀世界中的單細胞細菌經常生活在極端的環境中，並且進行著植物和動物無法做到的特殊化學反應。」

大腸桿菌就是一個優良的二氧化碳轉換器。作為人體腸道的常見細菌，它可以在無氧環境中生存，在這個過程中它產生一種特殊的金屬酶「FHL」（formate hydrogenlyase，甲酸氫裂解酶），該酶可以將氣態的二氧化碳轉化成液態甲酸，從而捕捉二氧化碳使其易於儲存、控制甚至化為別用。但此前的問題是，這種正常的轉換過程很慢且並不可靠。

大腸桿菌的CO

2轉化模式圖

根據亨利定律，溶解氣體的量與施加的壓力成正比。在這項研究中，科學家發現，當大腸桿菌處於10倍大氣壓的二氧化碳和氫氣混合環境中，且精細控制好合理的pH值時，反應效率會達到最佳狀態。和正常大氣壓相比，甲酸產量增加20倍，二氧化碳轉化效率可達100%。

壓力增加後，甲酸產量增加

不同壓力條件下，二氧化碳轉化成甲酸的效率

薩金特教授說：「這可能是一項生物技術領域的重大突破。我們希望能進一步優化這個系統，最終開發出微生物細胞工廠，用來清除來自各類工業產生的二氧化碳。」他還指出，利用大腸桿菌製備的甲酸具有很多工業價值，從牲畜飼料中的防腐劑和抗菌劑，到橡膠生產中的混凝劑，再到以鹽的形式作為機場跑道的防凍劑。它也可能被循環利用到產生二氧化碳的生物過程中，形成一個良性循環。

小小的微生物，如果有效利用也可以拯救地球。蘇格蘭研究團隊利用大腸桿菌轉化二氧化碳這項發現無疑給溫室氣體的封存、碳減排、氫的運輸和儲存以及可再生化學原料的生產等可持續發展問題帶來了新希望。

參考資料：

Magali Roger, Fraser Brown, William Gabrielli, Frank Sargent. Efficient Hydrogen-Dependent Carbon Dioxide Reduction by Escherichia coli[J].Current Biology, ISSN: 0960-9822, Vol: 28, Issue: 1, Page: 140-145.e2

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