数十年来研究者们一直在试图寻找途径来提升大自然所热衷的转化太阳能方法（光合作用）的效率，而现在他们终于摸到一些门路。

　　“与20年前相比，我们现在对光合作用有了更深的理解，”格拉斯哥大学的植物学家理查德·科格德尔说，他研究细菌光合作用已经有30多年了。在美国科学促进协会的年会上，他和三位同事讨论了他们在加拿大温哥华试图调整给全世界植物提供能量的光合作用的过程上所做的工作。

　　为了达到提升光合作用效率的目的，研究者们使用了不同的方法，而他们的共同点是，他们的研究都是关于寻找某些方法从使用阳光把二氧化碳和水转化为糖和氧气的生化过程中提取出一些额外的东西。“你可以把光合作用看成是一条包括168道工序的生产线，”伊利诺斯大学光合作用与大气变化实验室的负责人史蒂夫·朗恩说。

　　 提升二磷酸核酮糖羧化酶催化效率

　　剑桥大学的一位植物生理学家霍华德·格里菲丝想要对光合作用这条生产线上的一个环节做改进。光合作用中有一个环节是在二磷酸核酮糖羧化酶的催化下进行的，而他的研究主要集中于寻找方法从这一环节中获得更多的能量。他说他所做的研究就像是许多汽车技师让汽车的发动机更高效一样：“你可以给它安装一个涡轮增压发动机。”

　　一些植物，比如甘蔗和玉米，已经有了非常高效的二磷酸核酮糖羧化酶，这多亏了被称为C4的分子路径。遗传学家们认为C4分子路径在大约1000万年前开始在植物的机能上发挥重要作用。格里菲丝正在尝试把C4增效的分子路径转移到大米上，而大米是世界上最广泛种植的作物之一。

　　新的细胞机器被打包在一个很小的单元里，这样就可以在植物细胞里进行操作。生化涡轮增压机就是通过这种方式在在海藻和蓝藻中发挥作用。格里菲丝和他的同事们正在寻找方法来为更高等的植物创建类似的微单元。所产生的回报将会以更高的二氧化碳转换率的方式表现出来，同时作物的产量也会提高。“吸收固定量的碳，植物需要的水会减少，”格里菲丝说。

　　亚利桑那州州立大学的生物化学专家安妮·琼斯想要在光合作用过程中浪费掉的能量上做文章。在一个晴朗的天气条件下，植物的分子机器产生的电子数量会超出二磷酸核酮糖羧化酶催化的糖类生产机所能处理的数量。“许多电子就被浪费掉了，”她说。

　　在这种情况下，光合作用和就像是“一个连接不畅的电子通路，”琼斯说。她正在研究使用生物纳米线把吸收光的细胞中的多余能量转移到为植物生产能量和养料的细胞中。这些纳米线类似于电力输电线路，把能量从一个部分分流到另外一个部分上。

　　琼斯说在许多细菌表面发现的单纤维，也就是所谓的鞭毛可以用来做纳米线。其他的研究者们已经开始研究这些单纤维的使用，并把它“做为未来系统组成部件的基础，这种系统甚至可以是非生物的系统。只要他们在这个项目中的纳米线开发成功，就为复合生物/无机光合作用系统铺平了道路，”琼斯在她的项目展示摘要中解释道。

　　创建人造叶片

　　琼斯的研究在采用生物合成学改造光合作用的化学过程上与科格德尔所做的工作不谋而合。科格德尔的项目由英国生物技术和生物科学研究委员会赞助，目标在于开发一种人造叶片来生产可以加入汽车的粘稠便携的燃料。

　　“我们的目标是使用二氧化碳来生产碳氢化合物燃料，”他说。他最中意的目标是萜烯，它是植物树脂的主要成分，通常被提炼成松节油。在适当的条件下，萜烯会表现得“非常像辛烷”科格德尔说。

　　他设想一个生产过程把二氧化碳和水通过化学方法转化成类似于浮渣的萜烯，而萜烯可以被提炼出来进而加工成燃料。虽然最终产物是一种碳氢化合物，但是因为二氧化碳的吸收环节的存在，整个过程中碳依然是平衡的，科格德尔说。

　　“虽然我们现在还实现不了，但是我们有这样的一个梦想，”他这样告诉我。

　　无论未来是属于人造叶片、纳米细菌，还是涡轮增压大米，所有的这些研究者都坚信提出更有效的方法把阳光转化成能量对于下一代人来说是一个具有决定性意义的挑战。他们估计我们大概只有30到50年的时间来完成从化石能源时代到完全再生能源时代的过渡。

　　格里菲丝说下一代人需要更多的食物和更多的燃料。他指出在过去的半个世纪里“绿色革命”已经改变了全球的农业生产，他还补充道“我们现在需要的是下一个50年的绿色革命。”

　　科格德尔回应他的观点：“这是人类面临的重大挑战之一，”他说道。

　　你同意他们的观点么？哪条道路可以引领我们解决我们现在所关注的能源危机、气候变化难题和能源与食物的对决论战？对此你有什么想法都可以在文章下方畅所欲言。

[中国城市低碳经济网编辑：陈佰超]