光合作用并未用盡洪荒之力

材料牛注：光合作用普遍存在于我們生活的環境之中。眾所周知，它提供給我們氧氣、食物，但它的作用遠不止這些，通過人為控制，可以發掘它的“洪荒之力”，用來生產生物能源。

為了加強光合作用中一些有用的化學反應，英國南安普頓大學的科學家們再設計了光合作用的基本過程，這些反應能夠用來生產生物燃料、藥物和精細化學品。

光合作用是地球上關鍵的生物反應，它提供給我們食物、氧氣，并且消耗大氣中的二氧化碳。

植物和藻類的光合作用包括兩個反應，分別為光反應和暗反應，光反應吸收來自太陽的能量，并利用吸收的能量將水分子分解成電子、質子和氧氣。暗反應利用光反應產生的電子和質子，將大氣中的二氧化碳轉化為食物鏈的基礎物質——單糖。重要的是，光反應遠比暗反應強，這導致光反應吸收的大部分能量以熱量的形式散失，而沒有用來轉化二氧化碳。

曾在南安普頓大學海洋和地球科學學院從事一項博士后研究的Adokiye Berepiki博士說道：“在我們的研究中，我們利用合成生物學方法去合成一種額外的酶，這種酶用在光反應之中，暗反應之前。我們因此改變了光合作用的過程，使得更多吸收的光被用來加強有用的化學反應。因為植物和藻類中也存在一系列可以被太陽光加強的有利反應，所以這項研究也代表了一次革新。”

在一項發表在ACS Synthetic Biology的研究中，未利用的電子被重新用來降解廣為分布的環境污染物——阿特拉津（一種農用的除草劑）。阿特拉津早在超過20年以前就被歐盟所禁止，但它一直是地下水中最普遍存在的殺蟲劑之一。研究人員設計的光合藻類或許可以對這類污水的區域進行高效生物降解。

Berepiki博士說：“合成生物學方法結合科學、技術和工程，促進和加快生物體遺傳物質的設計、制造和改造。我們通過該方法重塑了電子，并引入一種棕色老鼠體內的酶到光合作用中。這種酶不是直接取自老鼠體內的基因，而是利用化學合成再制造進行編碼得到的，然后作為一種電子冷阱，利用光合作用的電子去增強它的活性。”

南安普頓大學海洋和地球科學學院的生物海洋學教授，也是論文的合著者Tom Bibby說道：“最近有很多關于利用光合物種作為可持續生物能源來源的可能性研究。雖然很有前景，但是目前這種潛力在經濟上是不可行的。要想利用光合物種產生生物能源，并使這種生物能源在將來的某一天取代我們目前依賴的化石能源，我們投入在藻類的附加價值將成為關鍵的一步。”

原文鏈接：Tapping the unused potential of photosynthesis。

文獻鏈接：Tapping the Unused Potential of Photosynthesis with a Heterologous Electron Sink。

本文由編輯部楊超提供素材，雷達編譯，劉宇龍審核，點我加入材料人編輯部。