国家可再生能源实验室的康纳·奥尼尔 为了促进可持续的乙烯生产，于建平在NREL的实验室里培养了液体蓝细菌
署名:丹尼斯·施罗德，NREL 几十年来，工程师们一直梦想着对生物体进行编程，以可持续地生产乙烯，这种化学物质因其在塑料中的重要性而被戏称为“石化产品之王”
现在，这种石化产品的一个有希望的途径正在接近现实，通过一种基因特化的光合细菌将阳光和二氧化碳(CO2)转化为乙烯
但是在工业能够装载大量绿色液体之前，研究人员首先要克服乙烯生产中的一些代谢障碍
由国家可再生能源实验室(NREL)领导的跨机构研究小组在破译光合酶途径方面取得了重要进展
在一篇题为“胍降解酶控制产乙烯蓝细菌的稳定性”的自然通讯文章中，研究人员报告了他们的发现和证明，即某种基因可以诱导产乙烯细菌的稳定性
他们的发现是一个受欢迎的突破，因为过去使用这种乙烯途径的尝试导致了细菌的遗传不稳定性
“到目前为止，光合乙烯生产的一个主要障碍来自生物本身——它在产生乙烯的同时产生了一种有毒的副产品，”该论文的NREL作者于建平说
“通过这项工作，我们现在知道可以用基因技术来处理有毒的副产品
" 胍:太阳能驱动的乙烯生产中不需要的客人 研究人员打算采用的方法很简单:劫持基因，从一种常见的植物病原体(丁香假单胞菌，一种导致叶子上出现褐色斑点的细菌)中产生乙烯，并将该基因引入蓝细菌，蓝细菌利用光合作用获取能量
如果一切正常，蓝藻会将太阳辐射和二氧化碳转化为乙烯；事实上，比其他任何生物途径都更有效
但相反，蓝藻慢慢死亡；研究人员表明，引入的基因途径也产生胍，这是一种在蓝细菌中产生遗传不稳定性的毒素
“我们的目标是了解在这一途径中胍毒性的来源以及细胞如何阻止它
为此，我们现在有一个非常有吸引力的方法，”于说
胍会导致蓝细菌细胞中色素代谢的紊乱——当细胞的目的是利用其色素来获取光线时，这显然是一种不好的副产品
幸运的是，科学家钟爱的一种特殊蓝细菌——集胞藻6803——能够降解胍
那么，诀窍是捕捉遗传机制，并将其重新插入到其他蓝藻细胞中
换句话说，引入另一个稳定第一个基因的基因，导致不受阻碍的乙烯生成
持久乙烯产量的基因组稳定性 研究人员假设集胞藻6803中的特定基因在胍降解中起作用，这是基于该基因在产乙烯菌株中的更高表达及其与其他已知胍相关代谢机制的序列相似性
当研究人员将该基因从蓝细菌中剔除，并观察到细胞暴露于胍时的衰退时，这一猜测得到了证实
为了进一步验证该基因在胍降解中的作用，研究人员接着将该基因添加到另一个物种中
在另一种蓝细菌——聚球藻7942，科学家改造的另一种最受欢迎的物种——研究小组评估了该基因是否具有同样的降解胍的能力
果然，就像第一个物种一样，经过改造的蓝细菌可以代谢胍，从而防止遗传问题，并使持续的乙烯生产成为可能
对于这两种生物，基因有效地中和了胍，将有毒的化学物质转化为无害的尿素和氨
清洁化学替代品的机会 生物生产的乙烯对清洁能源来说是双赢的——它回收了二氧化碳，取代了工业目前依赖的化石原料
与使用植物生物质作为起始材料的其他生物途径相比，这项工作中采用的方法直接由太阳提供燃料，这使得它在能量上可能更有利
化学工业脱碳的工业应用是诱人的；生产清洁水用聚氯乙烯管道的希望依然存在，甚至在火星殖民时期也是如此
这项工作显示了通过清除某些生物障碍来扩大生物乙烯生产的可能性
未来的研究可能会创造出更有效的胍降解酶，可能是通过这项研究中描述的同一基因的进化
目前，该团队的工作推进了对自然界胍代谢的认识，并展示了一种提高乙烯产量的功能方法
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