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昆虫的肠道微生物暗示生物燃料的突破

[北京]昆虫的肠道的内部可能存在着解决生物燃料产业面临的巨大挑战之一的关键:如何高效地将坚韧的植物废料转化为能盈利的燃料。

全世界每年生产约50万吨木质素,大多数是作为将植物中糖、或纤维素转化为乙醇之后的废料。

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  • 在昆虫的肠道中发现的微生物的植物消化能力被与他们的宿主的饮食联系到一起
  • 蝗虫在寻找将坚韧的植物废料转化为燃料的天然催化剂方面显示潜力
  • 这种催化剂可以帮助降低生物燃料的生产成本以及温室气体排放

找到一种方法处理把这种棘手的分子将改进生物燃料的生产并削减其作为废物焚烧时的温室气体排放。

科学家们在本月(1月10日)《PLoS遗传学》期刊上的一篇论文中称,昆虫具备的天然的催化剂能被用来更高效地将植物转化为生物燃料。植食性昆虫通常依靠它们肠道内的微生物使用这些分子来消化植物物质比如纤维素和木质素等。

通过对蝗虫、白蚁和斜纹夜蛾毛虫体内的肠道微生物的基因组进行比较,科学家们发现当前肠道微生物的多样性和它们分解植物物质的能力与昆虫们所吃的东西相关。他们表示,这些研究结果也许可以用来指导寻找未来生物燃料行业所使用的酶。

“该研究表明,昆虫肠道微生物可以进化以适应不同的食物种类,” 美国德克萨斯A&M大学系统生物学和生物能源助理教授、报告的通讯作者Joshua Yuan表示。

此外,研究人员发现,蝗虫可能是寻找生物催化剂很好的一个目标,因为它们肠道中包含的酶能分解纤维素。

据Yuan称,这种新酶可用来逆向设计生物精炼厂来更高效地进行生物质降解。

Yuan的实验室已经收到了美国能源部240万美元的资助,来尝试使用白蚁肠道中发现的酶和微生物来设计一种方法把木质素转化为生物燃料。

“你可以做任何事情,但除了用木质素赚钱,”Yuan表示。然而,他表示,到目前为止,木质素废料还没有良好的商业用途。

美国田纳西大学植物科学教授Neal Stewart表示,作为分解如纤维素和木质素等原料的酶的来源,昆虫和它们的肠道微生物被广泛地忽视了。

“Yuan撒大网来利用生物多样性的想法很聪明,”他告诉科学与发展网络。

清华大学中美生物燃料联合研究中心执行主任李十中表示,“生物燃料是唯一可行的和有竞争力的大规模的石油替代方案。”

“人们已经花了几十年的时间和数百万美元的资金来研究用酶来进行纤维素生物燃料生产,” 他表示。“不幸的是,传统的技术不能克服这一经济瓶颈。”

李十中补充,Yuan的团队正在寻找一种有成本效益的方法来用生物质生产燃料,“而不会影响粮食和饲料安全。”


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