雖然植物光合作用是地球多數(shù)生命維生關(guān)鍵，但光合作用利用陽光的效率很低，僅約1%陽光能量存于植物內(nèi)。最近美國加州科學(xué)家發(fā)明嶄新光合作用反應(yīng)途徑，提高能量使用率達(dá)18倍！如果將系統(tǒng)用在提高作物生產(chǎn)效率，可降低農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的沖擊。成果6月刊登于《自然─食物》（Nature Food）期刊。

植物光合作用??????

植物光合作用效率尚有改善空間

植物、藻類的葉綠體光合作用是利用太陽光能量，將環(huán)境吸收的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳水化合物（如纖維素、淀粉、糖等），除了提供自己生長養(yǎng)分，也為其他生物的食物來源。雖然光合作用在自然界歷數(shù)億年演化，但其實(shí)植物光合作用效率并不高，只有約1%陽光能量保存于植物內(nèi)。雖然植物滋養(yǎng)地球無數(shù)生命，但若能提高光合作用效率，可更提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，間接降低對(duì)環(huán)境的沖擊。

人工光合作用

最近加州大學(xué)河濱分校（University of California─Riverside）和特拉瓦大學(xué)（University of Delaware）科學(xué)家合作新技術(shù)，先使用電解器（electrolyzer）將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為醋酸離子（CH3COO?），隨后藻類、酵母菌、蕈類及萵苣等就算黑暗中也能利用含這些醋酸離子的營養(yǎng)液成長。研究團(tuán)隊(duì)成功擺脫人類對(duì)植物光合作用的依賴，可讓各種經(jīng)濟(jì)作物成長茁壯，這類模仿生物自然光合作用的化學(xué)技術(shù)稱為人工光合作用（Artificial Photosynthesis）。與光合作用相比，人工光合技術(shù)培養(yǎng)藻類的能量效率高約4倍；培養(yǎng)酵母菌能量效率更比傳統(tǒng)法高約18倍。

一場(chǎng)演講催生嶄新研究

促成本次合作研究的是2018年秋天學(xué)術(shù)演講激蕩出的火花。任教于特拉瓦大學(xué)的華人科學(xué)家焦鋒教授前往加州大學(xué)河濱分校（University of California Riverside）演講，展示如何利用電解器將二氧化碳轉(zhuǎn)化為其他有機(jī)分子，也在場(chǎng)聽演講的助理教授Jinkerson聽到可使用這種方法制造醋酸時(shí)精神一振，因他正想研發(fā)不依賴植物光合作用的植物栽培技術(shù)，兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)一拍即合，迅速展開合作。

合作沒多久，挑戰(zhàn)旋即浮現(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)，焦鋒教授生產(chǎn)的醋酸溶液含過高濃度鹽類，完全不適合藻類、真菌或植物生長。焦鋒團(tuán)隊(duì)再將電解二氧化碳程序改良為兩步驟（Two-Step）反應(yīng)：先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，然后將一氧化碳轉(zhuǎn)化為醋酸。如此才生產(chǎn)出適合的醋酸溶液。

獲得NASA青睞

此研究成果突破植物光合作用的極限且具極大應(yīng)用空間，通過「外太空食物挑戰(zhàn)賽」（Deep Space Food Challenge）第一階段考驗(yàn)，獲得2.5萬美元獎(jiǎng)金。挑戰(zhàn)賽是美國太空總署NASA及加拿大太空總署（Canadian Space Agency）協(xié)辦的國際競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)必須創(chuàng)造新穎且顛覆未來的糧食生產(chǎn)技術(shù)，且技術(shù)必須高效使用能源，并提供長期太空任務(wù)所需的安全營養(yǎng)且美味的食物來源。

科技進(jìn)步永無止境，也許有一天，人工光合作用技術(shù)真能幫助實(shí)現(xiàn)人類于太空種植作物的愿景。在此之前，或許能先幫助解決農(nóng)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)對(duì)地球生態(tài)的沖擊及污染。