科技創新：生物工程大腸桿菌從廢水中產生電力
引言
根據 EPFL（洛桑聯邦理工學院）的研究，科學家們透過對大腸桿菌進行生物工程改造，使其具備產生電力的能力。這一突破性的創新不僅在有機廢物處理方面提供了可持續的解決方案，而且在效能上優於以往的先進技術，為多功能微生物電力產生開拓了新的前景。背景
大腸桿菌是一種廣泛研究的微生物，常被用於生物學研究。透過一種稱為細胞外電子傳遞（extracellular electron transfer，EET）的過程，科學家們將大腸桿菌生物工程改造成具有增強 EET 功能的高效“電菌”。這種改造大腸桿菌能夠在從多種有機底物進行代謝的同時產生電力。這項工作的一項重要創新是在大腸桿菌內部建立了一條完整的 EET 途徑，這個成果過去尚未實現。研究人員透過整合 Shewanella oneidensis MR-1 這種以產生電力聞名的細菌的成分，成功構建了一條跨越細胞內外膜的最佳化途徑。這一新穎的途徑超越了以往的區域性方法，在電流產生方面比傳統策略提高了三倍。廢水處理與能源生產
研究中生物工程改造的大腸桿菌在不同環境中體現了出色的表現，包括從一家釀造廠收集的廢水中。同時傳統的外來電菌表現不佳，而改造的大腸桿菌在這種環境中蓬勃生長，展示了其應用於大規模廢物處理和能源生產的潛力。洛桑聯邦理工學院的 Ardemis Boghossian 教授表示：“我們在處理有機廢物的同時不再需要將能量輸入系統，而是同時產生電力，一舉兩得。我們甚至將技術直接應用於從洛桑當地一家釀造廠收集的廢水上進行測試。傳統的外來電菌甚至無法生存，而我們的生物工程電菌卻能夠透過代謝這種廢物而大量增殖。”應用前景與展望
這項研究的影響不僅僅局限於廢物處理領域。生物工程改造的大腸桿菌能夠從廣泛的來源中產生電力，因此可以應用於微生物燃料電池、電合成和生物感應等領域。此外大腸桿菌的遺傳靈活性意味著它可以根據具體的環境和底物進行調整，成為可持續技術發展的多功能工具。這篇文獻的首席作者 Mohammed Mouhib 表示：“我們的工作非常及時，因為工程化的生物電菌正在將邊界推向越來越多的現實應用。相比過去依賴區域性途徑和最近在該領域發表的一篇重要論文中使用的微生物，我們取得了新的記錄。在這一領域的所有當前研究努力中，我們對生物電菌的未來充滿期待，並期待自己和其他人將這一技術推向新的規模。”結論
洛桑聯邦理工學院的研究人員透過對大腸桿菌進行生物工程改造，使其成為一種能夠從廢水中產生電力的高效微生物。這項創新的科技成果在廢物處理和能源生產方面具有巨大潛力，並為可持續技術發展開闢了新的方向。研究人員們將這項技術應用於不同環境和廢物來源中，並在實驗室環境和現實應用場景中都取得了顯著的成果。隨著越來越多的研究人員投入到生物電菌領域的研究，我們有理由相信這項技術將在未來發揮更大的作用，推動著人類對於可持續能源的實現。參考文獻
標題：Bioengineered E. coli generates electricity from wastewater作者：Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
來源：https://techxplore.com/news/2023-09-bioengineered-coli-generates-electricity-wastewater.html
Bacteria-生物工程、大腸桿菌、廢水處理、電力生產
