小细菌可能对稀土加工产生大影响

一种微小、勤奋的细菌——重量只有万亿分之一克——可能很快就会对以环保方式加工稀土元素产生巨大影响。在一项新研究中，康奈尔大学的科学家表明，对这种细菌进行基因改造可以提高智能手机、计算机、电动汽车中元素的纯化效率电动汽车、风力涡轮机，甚至可以促进全球经济供应链。

纳特里根弧菌(Vibrio natriegens)提供了一种可持续方法(称为生物吸附)来提取有价值且所需的元素，而不是使用陈旧的、污染性的、重溶剂方法。

康奈尔大学的研究，“多轮体内随机诱变和弧菌选择导致 REE 结合能力大幅增加”， 发表于ACS Synthetic Biology。

“用于分离镧系元素的传统热化学方法对环境不利，”农业与生命科学学院生物与环境工程助理教授、通讯作者 Buz Barstow 说道。 “精炼这些元素很困难。这就是为什么我们将稀土元素送往海外(通常是中国)进行加工。”

博士生肖恩·梅丁 (Sean Medin) 和阿纳斯塔西亚·德雷塞尔 (Anastacia Dressel) 24 领导了一项研究，对一种纳特里根弧菌菌株进行基因改造，以提高其生物吸附或提取稀土元素的能力。

研究人员用一种名为 MP6 的质粒改变了纳特里根弧菌的基因组，该质粒将错误引入基因组，然后筛选突变体以增加稀土元素的生物吸附。 “鉴于发现重要的生物吸附突变体很容易，这些结果强调了有多少基因可能有助于生物吸附，”他说，“以及随机诱变在识别感兴趣的基因和优化生物系统以完成任务方面的力量。”

稀土元素在现代社会中发挥着至关重要的作用。它们存在于计算机、电池和清洁能源技术中。 2021 年初，白宫下令进行一项评估，后来发现过度依赖外国来源和敌对国家处理这些要素，构成国家和经济安全。

纳特里根弧菌以及越来越多的细菌工具提供了一种将稀土元素和矿物加工安全带回美国的方法。例如，在加利福尼亚州帕斯山稀土元素矿，靠近内华达州边境的尖端，生物巴斯托说，加工可以使该矿恢复强劲的国内生产力。

“这项新工作为我们提供了超越热化学方法的机会，”巴斯托说。 “我们可以改造这种细菌和其他细菌，因为我们不需要纯化蛋白质，所以我们可以比竞争的生物过程更便宜地运行这种系统生物过程< a i=2>.”

美国不再拥有热化学加工方法方面的专业知识，巴斯托说。 “为了提纯稀有地球元素，我们现在只剩下竞争性的绿色方法，”他说。 “因此，即使我们想采用热化学方法，我们也可能做不到。我们不再知道该怎么做。”

巴斯托说：“我们被迫通过创新来解决这个问题。”