微生物对单碳（C1）化合物的吸收已成为缓解气候变化的一种有前途的方法。甲基营养菌（Methylotrophs），是一群能够利用单碳甲基化合物作为碳源和能源进行生长的革兰氏阴性细菌。甲醇富含电子，可从甲烷或CO2衍生出来，尽管甲基营养菌利用甲醇的核糖一磷酸（ribulose monophosphate，RuMP）循环与典型的糖代谢仅有三个酶不同，但将非甲基营养菌转化甲基营养菌仍具挑战性。
2020年8月20日Cell报道，台湾中央研究院生物化学研究所的研究者使用代谢稳健性标准对大肠杆菌进行了重新编程，然后进行实验室进化，建立了可以有效利用甲醇作为唯一碳源的菌株。这项技术还可以将甲醇转化为有价值的化学品、药物和燃料等，形成具有高绿色经济价值的碳循环，有助于减少碳排放，减轻温室效应。
研究者通过代谢预测模型确定了调节大肠杆菌利用甲醇的关键酶，并通过基因编辑工具和人工进化对大肠杆菌进行重编程，成功将非甲基营养菌株转变为甲基营养菌株。该合成菌通过插入序列IS介导的拷贝数变异（copy number variations，CNV）缓解了迄今为止尚未得到表征的技术障碍——DNA-蛋白质交联（DNA-protein crosslinking，DPC），并通过突变平衡了代谢通量。这种合成的甲基营养型菌株能够在宽范围的甲醇浓度下以与天然甲基营养型菌株相当的速率生长。此外，所有适用于普通大肠杆菌的技术也将适用于改造后的合成菌株。
该研究表明基因组编辑和微生物定向进化可以扩大生物C1转化的范围。这是世界上第一个将甲醇转化为有价值化学品的合成细菌菌株，该研究为碳回收提供了新的技术路径。Cell期刊评论者称该研究“为合成生物学设定了新标准”。
