工程菌株实现章鱼色素藏花素规模化生物合成

章鱼依赖天然色素藏花素（xanthommatin）实现复杂伪装，但从动物中提取或传统化学合成该色素一直面临技术和成本上的巨大挑战。藏花素复杂的化学结构使得早期实验室合成过程缓慢、成本高昂且产率极低，阻碍了其大规模应用。该色素亦存在于帝王蝶等昆虫体内，赋予其鲜明的橙红色调。

2025年11月，加州大学圣地亚哥分校的研究团队宣布了一项生物技术突破，成功利用工程改造的细菌实现了藏花素的大批量生产，这标志着生物技术在模仿自然界复杂化合物制造方面取得了重要进展。

该研究的核心创新在于对“恶臭假单胞菌”（Pseudomonas putida）菌株进行了精细改造，构建了一种被称为“生长耦合型生物合成”的智能系统。该策略将细胞的生存与色素的生产直接关联：细菌每合成一个藏花素分子，便会同步释放出促进其生长的甲酸盐。这种内在协同作用使微生物的自我驱动力与生产目标高度一致，显著提高了生产效率。

研究人员利用机器人技术和生物信息学工具对菌株进行定向进化，使微生物能够自主优化生产性能。得益于这种优化的生物制造流程，团队能够以葡萄糖等简单糖类为原料，实现克级规模的藏花素生产，相较于以往方法，生产水平提高了数千倍。

这一成就为在不依赖污染性化学流程的前提下，大规模制造天然色素开辟了可持续的道路。藏花素的应用潜力广泛，可能涉及开发对光或热敏感材料、天然防晒剂或环保型染料。研究人员认为，这种生物制造模式具有广泛的适用性，可推广至药物及先进功能材料的生产。

该进展体现了合成生物学领域的一个重要里程碑，它将实验室理论探索推向了可扩展的工业应用阶段。通过将生产与生存紧密绑定，该策略加速了对天然化合物的优化进程，并为清洁、可控的天然化合物供应提供了可靠途径。