在美國引起最多食物中毒病例的細菌，有朝一日可能成為該國大部分運輸燃料的來源。研究人員利用合成生物學工具改造了大腸桿菌的基因，這是一種常見的腸道細菌，使其能夠分解植物以生產柴油和其他碳氫化合物。
加州大學伯克利分校的化學工程師傑伊·基斯林說，大腸桿菌在基因工程中很受歡迎，因為它已被深入研究且非常頑強，能夠很好地耐受基因變化。研究人員已經改造了大腸桿菌來製造藥物和化學品，現在基斯林和他的同事們已將這種生物變成了生物柴油工廠。
科學家們首先對大腸桿菌進行基因改造，使其能夠消耗糖並分泌發動機級的生物柴油，這種生物柴油可以漂浮在發酵罐的頂部——無需像從藻類製造生物柴油那樣進行蒸餾、提純或破開細胞以取出油。
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為了最大限度地減少對食物供應的任何影響，研究人員隨後從其他細菌物種中尋找能夠分解纖維素的基因，纖維素是構成植物主體但不適合人類食用的堅韌物質。該團隊添加了這些酶基因，以及一段額外的遺傳密碼，指示經過改造的大腸桿菌細胞分泌酶。然後，酶分解植物纖維素，從而將其轉化為糖，經過改造的大腸桿菌可以消耗這些糖來製造柴油。
1月28日《自然》雜誌（《大眾科學》是自然出版集團的一部分）描述的這一過程非常適合製造含有至少12個碳原子的碳氫化合物——除了柴油，該組還包括航空燃料（煤油）。但它還不能製造較短鏈的碳氫化合物，如汽油，這是基斯林正在努力解決的缺陷。畢竟，僅美國每年就消耗約5300億升汽油，而柴油約為1700億升（生物柴油僅為75億升）。
基斯林並非唯一一個看好大腸桿菌作為燃料製造者的人；幾家公司正在追求從這種頑強微生物中進行商業化生產。哈佛醫學院的遺傳學家和技術開發人員喬治·丘奇解釋說，它“生長迅速，比酵母快三倍”，“比大多數農業微生物快100倍”。
儘管如此，基斯林的大腸桿菌還需要更多工作來提高其燃料製造效率。“我們目前的產量約為糖類理論最大產量的10%，”基斯林指出。“我們希望達到80%到90%，使其在商業上可行。此外，我們需要大規模生產工藝。”在創造一種新型生物時，他們還將移除關鍵的代謝途徑，使其永遠無法在野外生存。
挑戰並非微不足道，但前景廣闊。基斯林估計，過去，這種工程微生物只需要啃食4050萬公頃土地——大約相當於美國目前用於種植作物土地的四分之一——的常見高大亞洲草，就可以生產足夠的燃料來滿足美國的所有運輸需求。