大肠杆菌（扫描电镜）
捕捉人类活动产生的二氧化碳、减缓甚至逆转全球变暖的希望，可能就藏在不起眼的大肠杆菌中。
编译 | 杨雨
审校 | 吴非
每年有数百万吨的二氧化碳被排放到大气中，碳的捕捉和封存被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓甚至逆转全球变暖的一项关键技术，但实现碳捕捉也面临着重大技术挑战。近日，苏格兰邓迪大学生命科学学院的弗兰克·萨金特教授(Frank Sargent)及同事们与当地企业Sasol UK和Ingenza公司合作，开发了一种利用大肠杆菌将二氧化碳转化为甲酸的方法，解锁了新的碳捕捉技术。该论文发表在最新的Current Biology期刊上。
萨金特教授说：“减少二氧化碳排放需要很多不同的解决方案，大自然很早就为我们提供令人兴奋的选项。微观世界中的单细胞细菌经常生活在极端的环境中，并且进行着植物和动物无法做到的特殊化学反应。”
大肠杆菌就是一个优良的二氧化碳转换器。作为人体肠道的常见细菌，它可以在无氧环境中生存，在这个过程中它产生一种特殊的金属酶“FHL”（formate hydrogenlyase，甲酸氢裂解酶），该酶可以将气态的二氧化碳转化成液态甲酸，从而捕捉二氧化碳使其易于储存、控制甚至化为别用。但此前的问题是，这种正常的转换过程很慢且并不可靠。
大肠杆菌的CO2转化模式图
根据亨利定律，溶解气体的量与施加的压力成正比。在这项研究中，科学家发现，当大肠杆菌处于10倍大气压的二氧化碳和氢气混合环境中，且精细控制好合理的pH值时，反应效率会达到最佳状态。和正常大气压相比，甲酸产量增加20倍，二氧化碳转化效率可达100%。
压力增加后，甲酸产量增加
不同压力条件下，二氧化碳转化成甲酸的效率
萨金特教授说：“这可能是一项生物技术领域的重大突破。我们希望能进一步优化这个系统，最终开发出微生物细胞工厂，用来清除来自各类工业产生的二氧化碳。”他还指出，利用大肠杆菌制备的甲酸具有很多工业价值，从牲畜饲料中的防腐剂和抗菌剂，到橡胶生产中的混凝剂，再到以盐的形式作为机场跑道的防冻剂。它也可能被循环利用到产生二氧化碳的生物过程中，形成一个良性循环。
小小的微生物，如果有效利用也可以拯救地球。苏格兰研究团队利用大肠杆菌转化二氧化碳这项发现无疑给温室气体的封存、碳减排、氢的运输和储存以及可再生化学原料的生产等可持续发展问题带来了新希望。
参考资料：
Magali Roger, Fraser Brown, William Gabrielli, Frank Sargent. Efficient Hydrogen-Dependent Carbon Dioxide Reduction by Escherichia coli[J].Current Biology, ISSN: 0960-9822, Vol: 28, Issue: 1, Page: 140-145.e2
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