人造細菌有望修復海洋中的有機污染物

有機污染物,例如工業廢水、石油污染和塑膠污染,因其毒性、致突變性和持久性等特性,已對全球海洋生物的安全構成極嚴重的威脅。為了降低威脅,使用細菌進行生物修復(Bioremediation)來降解海洋中的有機污染物看似是一種有前景的方法,但現有的生物修復細菌有兩大限制:首先,它們產生的分解酶往往只能針對單一成分或少數結構,所以無法同時處理多種有機污染物;其次,大多數細菌對高鹽環境的耐受性有限,這限制了它們在海洋和鹽水環境中的應用。傳統的生物修復方法,主要是使用特定菌株聯合體(consortia of microbes)來降解多種污染物,但這種方法在實際應用上會發生菌株間的競爭、環境適應性不良等問題。除此之外,海洋和工業鹽水中的高鹽濃度會抑制大多數生物修復細菌的生長和代謝活動。因此,開發能在鹽水環境中有效降解有機污染物的人造微生物,成為了環境修復領域裡的迫切需求。

近日,中國農業科學院和上海交通大學的研究團隊,成功利用合成生物學技術將海洋弧菌(Vibrio natriegens)改造成能在鹽水廢水和土壤中進行生物修復的菌株。研究人員的改造策略分為三個步驟:首先,他們提升了V. natriegens接受外來基因的能力,就像給細菌安裝了一個「基因接收器」;其次,他們人工合成了能夠分解不同污染物的基因組合,每組基因負責降解一種特定的污染物;最後,利用特殊的基因轉移技術,將這些降解基因逐一植入細菌中,最終創造出一個能同時降解五種污染物的「超級細菌」。五種污染物為聯苯、苯酚、萘、二聯苯呋喃和甲苯。在氯鹼廠和石油煉製廠的工業廢水樣品測試中,該細菌展現出優異的修復(降解)性能,且在30-100 g/L高鹽環境下仍保持活性。

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