研究人员对广泛研究的大肠杆菌进行了生物工程改造，使其能够发电。这项开创性的研究发表在《焦耳》杂志上，展示了这种细菌在各种环境中的潜力，尤其是在废水中。

科学家们已经成功地改造了大肠杆菌来发电，这为废物管理、能源生产和其他生物电应用提供了潜在的进步。

EPFL的Ardemis Boghossian教授说:“我们设计了大肠杆菌这种被广泛研究的微生物来发电。”“虽然有一些外来微生物可以自然发电，但它们只有在特定化学物质存在的情况下才能发电。大肠杆菌可以在各种来源上生长，这使我们能够在各种环境中发电，包括废水。”

在9月8日发表在《焦耳》(Joule)杂志上的一篇论文中，Boghossian的团队报告了生物电子学的一项突破性成就，提高了普通大肠杆菌发电的能力。这项工作概述了一种可能彻底改变废物管理和能源生产的新方法。

装有产电大肠杆菌的烧瓶。资料来源:贾马尼·卡耶(EPFL)

的Bioelectro网卡的突破

大肠杆菌是生物研究的主要对象，它被用来通过一种称为细胞外电子转移(EET)的过程来发电。EPFL的研究人员对大肠杆菌进行了改造，使其表现出增强的EET，使其成为高效的“电微生物”。与以前需要特定化学物质才能发电的方法不同，经过生物工程改造的大肠杆菌可以在代谢各种有机底物的同时发电。

这项研究的关键创新之一是在大肠杆菌中创造了一个完整的EET通路，这是以前从未实现过的壮举。通过整合以发电而闻名的希瓦氏菌mr1的成分，研究人员成功地构建了一条跨越细胞内外膜的优化途径。这种新颖的途径超越了以前的部分方法，与传统策略相比，电流产生增加了三倍。

这项研究的首席科学家Mohammed Mouhib和Melania Reggente在他们位于EPFL的实验室里摆姿势。资料来源:贾马尼·卡耶(EPFL)

污水作游乐场

重要的是，经过改造的大肠杆菌在各种环境中表现出了卓越的性能，包括从啤酒厂收集的废水。当外来的电微生物步履蹒跚时，改良的大肠杆菌却蓬勃发展，展示了它在大规模废物处理和能源生产方面的潜力。

“我们不是把能量投入到处理有机废物的系统中，而是在处理有机废物的同时发电——一举两得!”Boghossian说。“我们甚至直接在从洛桑当地啤酒厂Les Brasseurs收集的废水上测试了我们的技术。外来的电微生物甚至无法存活，而我们的生物工程电细菌却能以这些废物为食，以指数方式繁殖。”

这项研究的意义超出了废物处理。工程大肠杆菌能够从广泛的来源产生电力，可以用于微生物燃料电池，电合成和生物传感-仅举几例。此外，这种细菌的遗传灵活性意味着它可以被定制以适应特定的环境和原料，使其成为可持续技术开发的多功能工具。

“我们的工作非常及时，因为工程生物电微生物正在越来越多的实际应用中推动边界，”该手稿的主要作者Mouhib说。“与之前仅依赖于部分途径的最先进技术相比，我们创造了一个新的记录，也与该领域最近发表的一篇最大论文中使用的微生物相比。”鉴于目前该领域的所有研究成果，我们对生物电细菌的未来感到兴奋，并迫不及待地希望我们和其他人将这项技术推向新的规模。”

参考文献:Mohammed Mouhib, Melania Reggente, Lin Li, Nils Schuergers和Ardemis A. Boghossian的“细胞外电子转移途径以增强修饰大肠杆菌的电活性”，2023年9月8日，Joule。DOI: 10.1016 / j.joule.2023.08.006