大肠杆菌已经被改造成在甲醇而不是糖上繁殖。这一变化是迈向碳中性生物生产的最新一步，合成菌株可以生产四种用于工业的前体化合物。

　　利用大肠杆菌合成胰岛素等化合物并不是什么新鲜事，而且与使用石化产品的方法相比，利用细胞将碳转化为其他材料的生物生产相对清洁。然而，为细菌工厂提供燃料仍然是一个问题。柏林慈善大学医院(charit

　　University Hospital)的生物化学家林德纳-梅利希(Steffen Lindner-Mehlich)没有参与这项新研究，他说，这些工业生物技术工艺大多是以糖为基础的。为生物精炼厂种植大量的糖是不可持续的，而且会转移其他作物的资源。然而，甲醇是一种有吸引力的替代品，因为它可以从农业废物甚至从大气中去除的二氧化碳中可持续地获取。利用天然存在的甲基营养细菌来达到这个目的是很棘手的，因为与大肠杆菌相比，这些物种更难进行基因工程改造。大肠杆菌可能是地球上被研究最多的细菌，它已经被用于生物生产。但它不能利用甲醇。

　　根据挪威科技大学的Trygve Brautaset的说法，这是一个难以解决的问题。基因组图谱显示，大肠杆菌已经拥有天然甲基化营养体使用的许多基因和酶，但只有这些还不够。正如Lindner-Mehlich解释的那样，这两种细菌以非常不同的方式使用酶。对于像糖这样的分子，这个途径是线性的，碳化合物被分解和重新排列。甲醇只有一个碳，需要一个固定循环。Lindner-Mehlich说:“为了制造一个有三个碳原子的化合物，它必须运行三次。”控制酶的突变的复杂性让科学家无法预测，所以他们转向了进化。

　　大肠杆菌已经被改造成可以从甲醇中生产四种产品，这些产品可以作为工业上的化学原料

　　苏黎世联邦理工学院的首席作者朱莉娅·沃霍尔特说，第一步是让大肠杆菌对甲醇“上瘾”。“如果你在某个基因上发生突变，那么[E。她解释说:“大肠杆菌需要从甲醇中制造一些特定化合物的生物质。”让细菌在生物反应器中生长，使其拥有足够生存的碳和丰富的甲醇，这有利于那些可以使用酒精的细菌。自然选择开始起作用，使用甲醇繁殖的细菌胜过其他细菌，直到最终大肠杆菌进化出与其他甲基养生物相同的固定周期。

　　然后，研究小组可以回过头来，找出允许这种转换的突变，并设计出使用它的方法。第一作者迈克尔·瑞特说:“我们现在要做的基本上是扫描新陈代谢，看看从新陈代谢到产品的不同分支点。”他们能够从不同的代谢分支点生产四种产品，每种产品都有很大的聚合物生产市场:乳酸，聚羟基丁酸酯，衣康酸和对氨基苯甲酸。根据Reiter的说法，在商业生物反应器中的实验表明，合成的大肠杆菌已经相当有能力了。他说:“我们不需要做任何进一步的优化，只要达到利用葡萄糖生产我们的一种产品(例如乳酸)的大肠杆菌的水平就可以了。”

　　Brautaset认为，为了具有竞争力，产量必须更高，但考虑到大肠杆菌生物生产的遗传工具，这是一个可控的问题。细菌的倍增时间是另一个需要改进的领域。目前，这种甲基化大肠杆菌在37℃下每4.3小时翻一番。通常情况下，大肠杆菌的生长速度几乎是天然甲基化营养体的五倍，在它们喜欢的50摄氏度的温度下也是如此。Brautaset说，下一个挑战是在37摄氏度的商业友好温度下实现这些水平。

　　为了进一步优化大肠杆菌，Vorholt小组正在寻找甲基化所需的最小突变集，以使系统更加健壮。瑞特说:“未来，我们生产的化学品有望大幅减少，甚至可能是零碳足迹。”