美国内布拉斯加大学林肯分校的生物化学研究团队通过基因工程技术，成功改造了一种产甲烷菌，使其能以废水中的化合物为原料，高效合成生产合成橡胶的关键化学成分——异戊二烯。这项研究为替代石油提炼的橡胶原料提供了新的生物技术路径。

目前，全球每年约80万吨异戊二烯主要来自石油化工提炼。为减少对化石原料的依赖，科学界一直在寻找可再生的替代生产方法。妮可·布安教授及其团队选择了一种名为乙酸甲烷八叠球菌的产甲烷菌，通过植入植物基因，使其代谢过程中释放异戊二烯气体。团队成员肖恩·卡尔形容这一过程：“这就像让微生物‘呼出’橡胶原料。”

与传统以糖类为原料的生物合成技术相比，这种改造后的产甲烷菌能以甲醇等废水成分生长，在合成异戊二烯的同时处理废水，且不需要光照和氧气环境。实验数据显示，该菌株的异戊二烯产量比以葡萄糖为原料的工程细菌高出179倍，且不影响其自身的生长与代谢。

研究显示，这一生物合成过程不仅减少了传统石油基生产的碳排放，还可能降低对石油原料的长期依赖。布安教授表示：“产甲烷菌最有潜力开发出可持续技术，真正改变我们的气候和能源需求。”由于现有污水处理和生物燃料设施中已广泛应用产甲烷菌，整合异戊二烯回收功能具备良好的产业衔接前景。

该团队目前正进一步优化菌株性能，致力于提升其转化效率。这项研究展示了通过合成生物学方法，开发石油化工替代路线的可行性，为橡胶等材料的绿色制造提供了新的研究方向。

出版详情：作者：Jared Aldridge等人，标题：《工程改造的甲烷八叠球菌属古菌厌氧生产异戊二烯》，发表于：《应用与环境微生物学》 (2021)。期刊信息： 应用与环境微生物学