科技日報記者 張夢然
據(jù)瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院官網(wǎng)報道，該校團隊提出了一種利用細菌生產(chǎn)纖維素的新方法。這種方法利用自然選擇的進化原理，使科學家能快速培育出數(shù)以萬計的細菌變種，從中選出能產(chǎn)生最多纖維素的菌株。
科學家一直在嘗試將微生物變成活體“生產(chǎn)工廠”，以便能更快速地生產(chǎn)大量所需產(chǎn)品。這需要對細菌基因組進行有針對性的改造，或培養(yǎng)最合適的細菌菌株。
醋酸菌K.sucrofermentans能產(chǎn)生高純度纖維素。纖維素材料有助于傷口愈合并預防感染，在生物醫(yī)學應用、包裝材料和紡織品中需求量很大。然而，野生型的這種細菌生長緩慢，產(chǎn)生的纖維素數(shù)量有限，因此必須找到一種方法來提高產(chǎn)量。
研究團隊利用新方法成功培育出幾種醋酸菌變種，這些變種產(chǎn)生的纖維素比原始菌株多出70%。
團隊首先用紫外光照射細菌細胞，隨機破壞細菌DNA中的位點。然后，他們將細菌放在暗室，以防止DNA損傷修復，從而誘發(fā)突變。他們使用微型儀器將每個細菌細胞封裝在一小滴營養(yǎng)液中，并讓細胞在特定時間內(nèi)產(chǎn)生纖維素。孵化期結(jié)束后，使用熒光顯微鏡分析哪些細菌細胞產(chǎn)生的纖維素最多，哪些細菌細胞沒有產(chǎn)生或產(chǎn)生的纖維素很少。
借助新開發(fā)的分選系統(tǒng)，團隊自動分選出那些進化出能產(chǎn)生大量纖維素的細菌細胞。該分選系統(tǒng)完全自動化，速度非?？?，只需幾分鐘就能用激光掃描50萬個液滴，并分選出纖維素含量最多的液滴。最終篩選出4個菌株，它們的纖維素產(chǎn)量比野生型高出50%—70%。
進化的醋酸菌細胞可在玻璃瓶中空氣和水的交界處生長，并產(chǎn)生纖維素墊。這種墊的自然重量在2—3毫克之間，厚度約為1.5毫米。進化變種產(chǎn)生的纖維素墊重量和厚度幾乎是野生型的兩倍。
團隊下一步將在實際工業(yè)條件下測試這種新的微生物。
總編輯圈點
纖維素是自然界分布最廣、含量最多的一種多糖。醋酸菌的有些菌株就能合成纖維素，不過，自然條件下的合成速度太慢，不能滿足人類需求。此次團隊模仿“自然選擇法”，留下能產(chǎn)生大量纖維素的細胞，剔除“偷懶耍滑”的細胞，幫助醋酸菌細胞實現(xiàn)“進化”。新開發(fā)的分選系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，它能一眼就“認出”誰是生產(chǎn)纖維素的“優(yōu)秀員工”。接下來，科研人員要進一步驗證，這種進化后的醋酸菌能否在工業(yè)生產(chǎn)中起到增產(chǎn)增收的作用。
