新方法讓細菌變身纖維素“工廠”

科技日報北京8月13日電（記者張夢然）據瑞士蘇黎世聯邦理工學院官網報道，該校團隊提出了一種利用細菌生產纖維素的新方法。這種方法遵循自然選擇的進化機制，使科學家能快速培育出數以萬計的細菌變種，從中選出能產生最多纖維素的菌株。

濕態的細菌纖維素。 圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院

科學家一直在嘗試將微生物變成活體“生產工廠”，以便能更快速地生產大量所需產品。這需要對細菌基因組進行有針對性的改造，或培養最合適的細菌菌株。

醋酸菌K.sucrofermentans能產生高純度纖維素。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，產生的纖維素數量有限，因此必須找到一種方法來提高產量。

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液中，并讓細胞在特定時間內產生纖維素。孵化期結束后，使用熒光顯微鏡分析哪些細菌細胞產生的纖維素最多，哪些細菌細胞沒有產生或產生的纖維素很少。

借助新開發的分選系統，團隊自動分選出那些進化出能產生大量纖維素的細菌細胞。該分選系統完全自動化，速度非常快，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條件下測試這種新的微生物。