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出典：科学技術日報

北京科学技術日報、8月13日（張夢蘭記者） チューリッヒにあるスイス連邦工科大学の公式ウェブサイトによると、同校のチームが細菌を使ってセルロースを生産する新しい方法を提案したという。この方法は自然選択の進化メカニズムに従っており、科学者は数万の細菌変異体を迅速に繁殖させ、最も多くのセルロースを生成する菌株を選択することができます。

科学者たちは、微生物を生きた「生産工場」に変え、目的の製品をより迅速に大量に生産することを試みてきました。これには、細菌ゲノムの標的を絞った改変、または最も適切な細菌株の培養が必要です。

酢酸菌 K.sucrofermentans は高純度のセルロースを生産します。セルロース系材料は創傷治癒を助け、感染症を予防するため、生物医学用途、包装材料、繊維分野で高い需要があります。しかし、この細菌の野生型は成長が遅く、生産するセルロースの量も限られているため、生産量を増やす方法を見つける必要がありました。

研究チームは新しい方法を用いて、元の菌株よりも70％多くのセルロースを生成する酢酸菌のいくつかの変異種の培養に成功した。

研究チームはまず細菌細胞に紫外線を照射して、細菌のDNA内の部位をランダムに破壊した。次に、DNA損傷の修復を防ぐために細菌を暗室に置き、それによって突然変異を誘発した。彼らは、小型の器具を使用して各細菌細胞を栄養溶液の小滴にカプセル化し、特定の期間、細胞がセルロースを生成できるようにしました。インキュベーション期間後、蛍光顕微鏡を使用して、どの細菌細胞が最も多くのセルロースを生成し、どの細菌細胞がセルロースを生成しないか、またはほとんど生成しないかを分析した。

研究チームは、新たに開発した選別システムを使用して、大量のセルロースを生成するように進化した細菌細胞を自動的に選別した。選別システムは完全に自動化されており、非常に高速で、500,000 個の液滴をレーザーでスキャンし、セルロース含有量が最も高い液滴を選別するのにわずか数分しかかかりません。最終的に、セルロース生産量が野生型よりも 50% ～ 70% 高い 4 株が選択されました。

酢酸菌細胞は、ガラス瓶内の空気と水の界面で増殖し、セルロースマットを生成するように進化しました。このパッドの自然重量は 2 ～ 3 mg で、厚さは約 1.5 mm です。進化した変異体は、野生型のほぼ2倍の重さと厚さのセルロースマットを生成しました。

研究チームの次のステップは、実際の産業条件下で新しい微生物をテストすることだ。

セルロースは、自然界で最も広く分布し、豊富に存在する多糖類です。一部の酢酸菌株はセルロースを合成できますが、自然条件下での合成速度は人間のニーズを満たすには遅すぎます。今回研究チームは「自然選択法」を模倣し、セルロースを大量に生産できる細胞を残し、「怠け者で滑りやすい」細胞を排除し、酢酸菌細胞の「進化」を助けた。新開発の選別システムは、セルロース生産において誰が「優秀な社員」であるかを一目で「認識」する上で重要な役割を果たしています。次に、科学研究者は、この進化した酢酸菌が工業生産における生産量と収入の増加に役割を果たすことができるかどうかをさらに検証する予定です。