地球上的石油預估四十年後用光,但世界人口卻有增無減,能源危機將是無可避免的災難。但有學者研究發現,若能突破技術瓶頸,也許靠白蟻的「腸道菌」就能解決能源危機。
分析纖維素 變生質燃料
要理解白蟻體內的細菌能發揮功用,得先從「纖維素」說起。台灣大學動物研究所教授于宏燦說,地球上最多的碳水化合物的地方,就是植物體中的纖維素,它能用來製作生質燃料。但人或其他動物不能消化纖維素,唯有靠微生物才能把纖維素從聚合體轉換成單糖,變成能量。
特定草食動物或啃食木頭的昆蟲,如牛、白蟻等,雖無法消化纖維素,卻能靠腸道中的大批微生物來分解食物中的纖維素。其中所釋放的能量,不但可供給微生物本身,也被宿主吸收利用。
換言之,要想解決能源危機,方法之一,就是培養出能分解纖維素的元素,再以這種元素去和落葉或野草化合,將植物轉換成可利用的能源。
研究白蟻胃 找消化基因
白蟻的腸道,是目前世上最有效率的纖維素「發酵槽」。于宏燦表示,牠像牛一樣有好幾個不同的胃,各自儲存不同種類的微生物,能依序打破植物的細胞壁,並進一步催化、分解纖維素成單醣類等,提供白蟻所需的能量。研究白蟻怎麼消化纖維素,就是把植物提煉成能源的第一步。
雖然人類研究白蟻的歷史很長,但到現在仍不了解牠們的消化道中的微生物如何作用,因此美國能源部聯合基因組研究所資助了白蟻腸道菌多源基因組的研究,已取得七千一百萬個DNA鹼基序列。
他們發現白蟻腸道中的「密螺旋體」(treponemes)與「絲狀桿菌」(fibrobacters)等,會替白蟻分解纖維素、半纖維素以及木質素等,同時也找出五百個與纖維素和半纖維素分解反應有關的微生物基因。
于宏燦說,後續的工作就是釐清這些基因如何製造這些酵素,以促成生質能源的創新開發。但要將這些研究結果運用到工業上仍需時間,畢竟要白蟻體內的高效率消化力變工廠發酵槽,可沒那麼容易。