科学家巧用进化策略提高生物燃料生产效率

据新华社报道，用稻草等农林废弃物生产生物燃料可以一举两得，但生产效率仍需提高。科学家们求助于自然的进化规则，让细菌在生存竞争中更好地分解木糖，从而提高生物燃料生产的效率。

亚利桑那州立大学在最近的一份新闻稿中说，该大学的一个研究小组已经允许大肠杆菌生活在一个特殊的环境中，迫使它们发酵和分解木糖以生存。经过150多代的繁殖，基因突变提高了这些细菌分解木糖的效率。将突变基因移植到菌株中发酵后，分解效率显著提高。

木糖是一种含有5个碳原子的糖，广泛存在于植物中。稻草、稻壳、锯末、干草等都含有大量的木糖。使用这些原料生产生物燃料可以避免玉米和甘蔗被用作影响粮食生产和消除农业废弃物的原料的问题。然而，用于工业发酵的大肠杆菌将优先考虑葡萄糖。只要环境中存在葡萄糖，它们就会关闭分解木糖的功能。

植物材料通常也富含葡萄糖，所以细菌没有足够的能力和效率来分解木糖。研究小组将大肠杆菌放入仅含木糖的培养基中。不擅长分解木糖的细菌将失去生存竞争。细菌起初生长非常缓慢，但经过150多代的进化，它们适应了新的环境并繁荣起来。

分析表明，用这种方法培养的三组大肠杆菌对同一批基因进行了不同的修饰，都取得了成功。其中，最引人注目的修饰涉及一种叫做X1yR的调节蛋白。只有调节两个氨基酸开关才能使细菌有效分解木糖，抑制葡萄糖的利用。研究人员将突变基因移植到工业大肠杆菌中，发酵4天后，产量增加了50%。

研究人员表示，这一发现突破了生物燃料生产的一个主要瓶颈。他们希望与工业组织合作进行大规模应用测试，以验证经济可行性。

中国科学新闻(2017-07-04第二版国际版)