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导致美国大多数食物中毒病例的细菌已被转化为高效的生物工厂，用于生产化学品、药物，现在还包括燃料。加州大学伯克利分校的化学工程师杰伊·基斯林（Jay Keasling）及其同事已经操纵了大肠杆菌（一种常见的肠道细菌）的遗传密码，使其能够分解植物来源的糖，从而生产柴油和其他碳氢化合物，根据1月28日出版的《自然》杂志上的结果。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
基斯林解释说：“我们加入了能够直接生产生物柴油（脂肪酸和乙醇的酯[有机化合物]）的基因。“我们的大肠杆菌生产的燃料可以直接用作生物柴油。相比之下，来自植物的脂肪或油必须经过化学酯化才能使用。”
也许更重要的是，研究人员还导入了一些基因，使大肠杆菌能够分泌酶，这些酶可以分解构成植物大部分的坚韧物质——纤维素，特别是半纤维素——并产生为这一过程提供燃料所需的糖。基斯林补充说：“该生物体可以从一种非常廉价的糖源，即纤维素生物质中生产燃料。”
大肠杆菌直接分泌产生的生物柴油，然后漂浮到发酵罐的顶部，因此既不需要蒸馏或其他纯化过程，也不像藻类生物柴油那样需要打破细胞才能取出油。
这种将大肠杆菌转化为纤维素生物柴油炼油厂的新方法涉及合成生物学的工具。例如，基斯林和他的团队从Clostridium stercorarium和Bacteroides ovatus（分别在土壤和食草动物肠道中繁衍生息的细菌）中克隆了产生分解纤维素的酶的基因。然后，该团队以短氨基酸序列的形式添加了一段额外的遗传密码，指示经过改造的大肠杆菌细胞分泌细菌酶，该酶分解植物纤维素，将其转化为糖；反过来，大肠杆菌将糖转化为生物柴油。
这个过程非常适合生产至少包含12个碳原子的碳氢化合物，范围从柴油到化学前体，甚至包括航空燃料或煤油。但它还不能生产像汽油这样的短链碳氢化合物。基斯林指出：“汽油往往含有短链碳氢化合物，例如C8，且分支较多，而柴油和航空燃料则含有分支较少的长链碳氢化合物。“还有其他方法可以制造汽油。我们也在研究这些技术。”
毕竟，仅美国每年就消耗约5300亿升汽油，而生物柴油仅为75亿升。但基斯林过去估计，仅需4050万公顷的巨型芒草（一种超过三米高的亚洲草），由经过特殊工程改造的微生物（如这里的大肠杆菌）分解，就足以生产满足美国所有交通需求的燃料。*这大约是目前美国用于种植作物的土地面积的四分之一。
大肠杆菌是最有可能从事这项工作的候选者，因为它是一种被深入研究的生物体，而且也是一种耐寒的生物体。基斯林说：“大肠杆菌对基因改变的耐受性很好。“这有点令人惊讶。因为所有生物都需要脂肪酸来维持细胞膜的生存，如果你剥夺它们一些脂肪酸，它们就会增加脂肪酸生物合成来弥补消耗。”
哈佛医学院的遗传学家和技术开发者乔治·丘奇（George Church）解释说，大肠杆菌“生长速度很快，比酵母快三倍，比支原体快50倍，比大多数农业微生物快100倍”，他没有参与这项研究。“它可以在会杀死像我们这样较弱生物的洗涤剂或汽油中生存。它很容易被操控。”此外，大肠杆菌可以转化为微生物工厂，生产几乎任何目前生产但有机的产品——从导电体到燃料。“如果是有机的，那么，它立即就变得有可能可以用生物系统制造出来。”
基斯林表示，这种情况下的想法是通过大肠杆菌的自然增殖能力，从单个菌落中生产一批生物燃料，并在生产燃料后，处理掉大肠杆菌，然后用新的菌落重新开始。“这最大限度地减少了如果不断地对微生物进行亚培养可能出现的突变，”他说。其想法还在于对新生物进行工程改造，删除关键的代谢途径，使其永远无法在野外生存，以防止意外的环境影响以及其他危险。
但是，超出其自然过程的范围，大肠杆菌并不是最有效的生物燃料生产商。基斯林指出：“我们目前的糖产量约为理论最大值的10％。“我们希望达到80％到90％，使其在商业上可行。此外，我们需要大规模的生产过程，”例如10万升的罐，以允许微生物燃料的大规模生产。
尽管如此，包括参与这项研究的LS9公司，以及Gevo和基斯林创立的Amyris Biotechnologies等几家公司，正在努力使用微生物制造燃料的梦想在加油站而不仅仅在啤酒龙头成为现实。
*勘误表 (1/28/10)：此句子在发表后经过编辑，以更正所述公顷数中的测量单位转换错误。