面臨全球暖化未來，利用改造基因讓生物協助處理溫室氣體的生物工程，可能是一個解方。中研院今（18日）召開記者會，宣布近期創造出世界第一株「合成嗜甲醇菌」，利用基因改造，成功讓大腸桿菌單純利用甲醇就可以生長，甲醇則可以由溫室氣體轉化而成。未來更可能達成讓細菌藉由代謝，轉化甲醇來產出藥品、燃料等高價值產品，為碳循環開啟更多可能。這項研究成果於本月發表於生命科學的代表性期刊《細胞》（Cell），被審查委員譽為「合成生物學的新標竿」。
獨步全球 關鍵：生物工程技術讓細菌能在甲醇中存活
這項研究是由中研院院長廖俊智所帶領的研究團隊，利用「合成生物學」技術進行基因改造，共花費了四年。廖俊智表示，甲醇進入一般細菌，會讓細菌中的DNA和蛋白質糾纏產生毒性，而讓細胞死亡，團隊成功的關鍵，就在於透過更嚴密的基因調控解決這個問題，順利讓改造後的細菌能在甲醇中存活，而且還能以甲醇作為唯一的食物來源。
廖俊智說明，大腸桿菌在過去幾十年已被研究很多，大腸桿菌通常以糖作為「食物」，透過生物轉化，產出像酒精等生質能產品。他表示，自然界中其實存在天然的嗜甲醇菌，但改造不易，因此團隊轉向科學界已研究透徹的大腸桿菌尋找答案。
人工努力加上細菌「給力」 世界第一株吃甲醇就可以長大的大腸桿菌誕生
該研究的第一作者陳育孝強調，以甲醇取代糖，不只有望減緩溫室效應，也可以降低約25%的原料取得成本，又不需和糧食需求搶資源。
陳育孝分享，這項研究最困難的是讓細菌往「對的方向」進化，耗時也最長。他解釋，實驗初期大腸桿菌還沒辦法只利用甲醇就存活，因此團隊不斷調整給予細菌的「食物」，透過變換糖、胺基酸、甲醇的比例，再搭配人工「編寫」細菌的基因，讓細菌慢慢往團隊「想要」的方向進化。
他表示，雖然一開始的基因由團隊「編寫」，但其實後期需要靠著細菌自己慢慢進化，自體改變基因，才能「長成」團隊想要的樣子。研究中的這株細菌就是靠著這樣的過程，花了半年才終於培養出來。
陳育孝進一步解釋，團隊發現，這株菌是靠著「基因組拷貝數的變異」（CNV）進化成一株嗜甲醇菌的。也就是，細菌透過一代代演化，在自體中複製更多有利於利用甲醇的基因，最後終於成為一株只需利用甲醇就可以存活的細菌。他表示，一般的細菌很少有基因組拷貝數變異的現象，然而在癌細胞卻很常見，這項額外的發現也許能為癌症研究帶來啟發。
陳育孝說，這項研究初步達成讓大腸桿菌單一利用甲醇就可以生長的成果，未來將努力讓此菌的DNA更穩定，嘗試讓改造的細菌成為「生物工廠」，朝生產各式高價值含碳化合物，如：化學品、藥品、燃料邁進。
合成生物學
屬於生物工程的一項領域。若以文書軟體編輯文件來比喻，早期的基因工程就如同文書軟體中的剪下和貼上功能，「合成生物學」則像可以在軟體上打字，直接進行生物基因的編寫，來達到人們想要的目的。（來源：【BioTaiwan Talk】3分鐘了解合成生物學）
