[科普中國]-蛻變：木糖醇高產(chǎn)菌的進(jìn)化之路

——XYL335在工業(yè)生產(chǎn)菌表彰大會上的講話
大家好，我叫XYL335，是一株木糖醇高產(chǎn)菌，對，就是口香糖里常用的那種甜味劑。與今天的很多參會代表們一樣，也是通過代謝工程鍛煉出的的工業(yè)高產(chǎn)菌株。我能將植物原料中豐富的木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇。今天非常榮幸能與大家分享我是如何從一株普通的大腸桿菌經(jīng)過歷練，成長為木糖醇高產(chǎn)菌的，希望大家能從中收獲一些對自己有用的東西。
我出身平凡 我出身自極其普通的大腸桿菌家族，由于我們培養(yǎng)方便、繁殖快、結(jié)構(gòu)簡單，所以被科學(xué)家選定，作為細(xì)菌界的代表來研究。我們家族也很看重這個榮譽(yù)，所以一直勤勤懇懇地配合科學(xué)家們的工作。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我的家族的成員們接連成為了生物產(chǎn)業(yè)的明星。剛剛出來闖天下的我也是一直乖乖地聽話，相信自己會像家族中的那些明星成員一樣有用武之地。雖然我也對食物不太講究，但也還是偏愛更好消化的葡萄糖和蔗糖這些細(xì)糧。忽然有一天，科學(xué)家給了我一些木糖，雖然不太好吃，但為了將“不挑食”這一家訓(xùn)堅持下去，我還是盡可能地多吃了一些。不知什么原因，之后的我肚子有些難受，雖然我依然打算繼續(xù)堅持，但細(xì)心的科學(xué)家還是發(fā)現(xiàn)了我的異常。 經(jīng)過科學(xué)家的仔細(xì)檢查和分析，發(fā)現(xiàn)原來我并沒能把木糖完全消化掉，而是將少量的木糖轉(zhuǎn)化成了木糖醇。當(dāng)時我很擔(dān)心科學(xué)家會把我當(dāng)成缺陷品而拋棄。然而，我錯了，命運(yùn)給我開了一個玩笑，或者不如說是驚喜——我將因自己的這種缺陷而特別！因?yàn)樵诳茖W(xué)家們眼里，我合成的木糖醇是一種非常好的東西，能替代傳統(tǒng)的食糖，安全地添加在食品、藥品和化妝品中。知道這個消息以后，盡管木糖確實(shí)不太好吃，但我還是盡力多吃，希望能多生產(chǎn)出一些木糖醇。
鳳凰涅槃 科學(xué)家們說，我的體內(nèi)存在這樣一條代謝途徑，它能將外來的木糖在木糖還原酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槟咎谴?，其中的一部分就作為養(yǎng)料消化掉，沒被消化的部分就成為了人們可以回收的產(chǎn)品。不過單靠我自身的努力還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在科學(xué)家的幫助下，我接受了一場接一場煉獄般的代謝途徑升級改造。每經(jīng)過一次改造，都會我的一些基因都會被去除，或者換上一些新的基因。每一次，我都要經(jīng)歷抗生素的篩選，但每一次，我都咬緊牙關(guān)挺了過來。 起初，他們在我的基因組中多加了一份編碼木糖還原酶的基因，希望我能更好地消耗木糖，然而這并沒有使我比之前更愛吃木糖。不過科學(xué)家們本著“他山之石，可以攻玉”的觀點(diǎn)，用來自真菌的木糖還原酶替換掉了我的木糖還原酶基因。經(jīng)過這次大改動，我很開心地發(fā)現(xiàn)自己越來越喜歡吃木糖了。然而，科學(xué)家們并沒有表現(xiàn)出多大的歡欣，原來，雖然我吃了更多的木糖，卻沒有合成更多的木糖醇。這樣下去不就是個飯桶嗎？我又獨(dú)自消沉了起來。 但科學(xué)們沒有放棄，他們認(rèn)為，既然我們成功地在代謝途徑中為木糖醇開了源，那么接下來就可以通過節(jié)流而讓木糖醇積累起來了，于是就對我進(jìn)行了第二次改造：去掉了我體內(nèi)分解利用木糖醇的基因……對不起，我想起辛酸事來了，因?yàn)槟嵌稳兆涌烧媸请y熬呀——我想吃卻消化不了，想工作卻沒力氣，所以最后生產(chǎn)的木糖醇還是很少。不過在科學(xué)家發(fā)現(xiàn)異常，而為我供給了一些葡萄糖做口糧后，我頓時變得有了力氣，精神飽滿地將大量的木糖轉(zhuǎn)化成了木糖醇。 我努力的結(jié)果也給了科學(xué)家們信心，他們決定繼續(xù)幫助我改造。在第三輪改造中，科學(xué)家進(jìn)一步提高了之前換進(jìn)來的木糖還原酶的基因的表達(dá)量，將開源作用發(fā)揮到了極致。最終，這成就了現(xiàn)在的我。 后來，科學(xué)家還專門為我研制了最合適的培養(yǎng)基，我便可以一直以最佳效率生產(chǎn)木糖醇了。自那時以來，我就肩負(fù)著木糖醇的生產(chǎn)任務(wù)一直努力到現(xiàn)在。
努力沒有終點(diǎn) 木糖醇的市場需求量很大，但產(chǎn)量卻依然有限，這是因?yàn)樽鳛樵系哪咎堑膬r格比較高。不過，科學(xué)沒有終點(diǎn)，我的努力也不會停下。我很快就要接受又一輪改造，如果成功的話，我或許能將廉價的纖維素轉(zhuǎn)化成木糖醇，從而大大降低原料成本。 請允許我最后做個總結(jié)：平凡的出身并沒有讓我妄自菲薄，用途得當(dāng)?shù)脑?，有缺陷的特質(zhì)也會變成有價值的閃光點(diǎn)，遺傳工程改造讓我突破了自然進(jìn)化的限制。俗話說，吃得苦中苦，方為人上人，如今的高產(chǎn)工程菌之所以能在生物化工領(lǐng)域占據(jù)重要地位，做出非凡貢獻(xiàn)，靠的也是這個。我希望，無論是今天坐在后排的新星菌株，還是坐在前排的已經(jīng)成就了一番事業(yè)的明星菌株，都要繼續(xù)努力，勇敢地面對接受改造的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，爭取成為菌上菌！謝謝大家！