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導致美國大多數食物中毒病例的細菌已被轉化為高效的生物工廠，用於生產化學品、藥物，現在還包括燃料。加州大學伯克利分校的化學工程師傑伊·基斯林（Jay Keasling）及其同事已經操縱了大腸桿菌（一種常見的腸道細菌）的遺傳密碼，使其能夠分解植物來源的糖，從而生產柴油和其他碳氫化合物，根據1月28日出版的《自然》雜誌上的結果。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
基斯林解釋說：“我們加入了能夠直接生產生物柴油（脂肪酸和乙醇的酯[有機化合物]）的基因。“我們的大腸桿菌生產的燃料可以直接用作生物柴油。相比之下，來自植物的脂肪或油必須經過化學酯化才能使用。”
也許更重要的是，研究人員還匯入了一些基因，使大腸桿菌能夠分泌酶，這些酶可以分解構成植物大部分的堅韌物質——纖維素，特別是半纖維素——併產生為這一過程提供燃料所需的糖。基斯林補充說：“該生物體可以從一種非常廉價的糖源，即纖維素生物質中生產燃料。”
大腸桿菌直接分泌產生的生物柴油，然後漂浮到發酵罐的頂部，因此既不需要蒸餾或其他純化過程，也不像藻類生物柴油那樣需要打破細胞才能取出油。
這種將大腸桿菌轉化為纖維素生物柴油煉油廠的新方法涉及合成生物學的工具。例如，基斯林和他的團隊從Clostridium stercorarium和Bacteroides ovatus（分別在土壤和食草動物腸道中繁衍生息的細菌）中克隆了產生分解纖維素的酶的基因。然後，該團隊以短氨基酸序列的形式添加了一段額外的遺傳密碼，指示經過改造的大腸桿菌細胞分泌細菌酶，該酶分解植物纖維素，將其轉化為糖；反過來，大腸桿菌將糖轉化為生物柴油。
這個過程非常適合生產至少包含12個碳原子的碳氫化合物，範圍從柴油到化學前體，甚至包括航空燃料或煤油。但它還不能生產像汽油這樣的短鏈碳氫化合物。基斯林指出：“汽油往往含有短鏈碳氫化合物，例如C8，且分支較多，而柴油和航空燃料則含有分支較少的長鏈碳氫化合物。“還有其他方法可以製造汽油。我們也在研究這些技術。”
畢竟，僅美國每年就消耗約5300億升汽油，而生物柴油僅為75億升。但基斯林過去估計，僅需4050萬公頃的巨型芒草（一種超過三米高的亞洲草），由經過特殊工程改造的微生物（如這裡的大腸桿菌）分解，就足以生產滿足美國所有交通需求的燃料。*這大約是目前美國用於種植作物的土地面積的四分之一。
大腸桿菌是最有可能從事這項工作的候選者，因為它是一種被深入研究的生物體，而且也是一種耐寒的生物體。基斯林說：“大腸桿菌對基因改變的耐受性很好。“這有點令人驚訝。因為所有生物都需要脂肪酸來維持細胞膜的生存，如果你剝奪它們一些脂肪酸，它們就會增加脂肪酸生物合成來彌補消耗。”
哈佛醫學院的遺傳學家和技術開發者喬治·丘奇（George Church）解釋說，大腸桿菌“生長速度很快，比酵母快三倍，比支原體快50倍，比大多數農業微生物快100倍”，他沒有參與這項研究。“它可以在會殺死像我們這樣較弱生物的洗滌劑或汽油中生存。它很容易被操控。”此外，大腸桿菌可以轉化為微生物工廠，生產幾乎任何目前生產但有機的產品——從導電體到燃料。“如果是有機的，那麼，它立即就變得有可能可以用生物系統制造出來。”
基斯林表示，這種情況下的想法是透過大腸桿菌的自然增殖能力，從單個菌落中生產一批生物燃料，並在生產燃料後，處理掉大腸桿菌，然後用新的菌落重新開始。“這最大限度地減少了如果不斷地對微生物進行亞培養可能出現的突變，”他說。其想法還在於對新生物進行工程改造，刪除關鍵的代謝途徑，使其永遠無法在野外生存，以防止意外的環境影響以及其他危險。
但是，超出其自然過程的範圍，大腸桿菌並不是最有效的生物燃料生產商。基斯林指出：“我們目前的糖產量約為理論最大值的10％。“我們希望達到80％到90％，使其在商業上可行。此外，我們需要大規模的生產過程，”例如10萬升的罐，以允許微生物燃料的大規模生產。
儘管如此，包括參與這項研究的LS9公司，以及Gevo和基斯林創立的Amyris Biotechnologies等幾家公司，正在努力使用微生物製造燃料的夢想在加油站而不僅僅在啤酒龍頭成為現實。
*勘誤表 (1/28/10)：此句子在發表後經過編輯，以更正所述公頃數中的測量單位轉換錯誤。