科学家获百万美元奖金研发“光合作用2.0”对抗气候变化 - 《华尔街日报》

作者：斯特凡妮·哈克塞尔2022年7月13日上午6:04（东部时间）|WSJ专业版马克斯·普朗克研究所创造的含合成叶绿体细胞，用于促进光合作用。图片来源：马克斯·普朗克陆地微生物研究所/埃尔布一支德国科学家团队希望优化自然过程，开发更高效的大气二氧化碳清除方法。

马克斯·普朗克陆地微生物研究所常务董事托比亚斯·埃尔布因主导设计能提升光合作用效率的酶研究，于周三获得约100万美元奖金。光合作用是植物利用太阳能生长的过程。埃尔布博士表示，其团队开发的技术最终可将捕获的二氧化碳用于制造燃料、抗生素甚至食品等产品的化学基础材料。

“我们想彻底重新构想光合作用，从根本上找到固定二氧化碳的新方法，“埃尔布博士说。

马克斯·普朗克研究所的托比亚斯·埃尔布。图片来源：默克集团这项100万欧元的"未来洞察奖"由德国制药与特种化学品公司默克集团颁发，旨在表彰推动健康、营养和能源领域创新的研究。该集团与美国默克制药公司无关联。埃尔布博士计划将奖金用于招募基因工程师等科学家加入团队，并投资技术研发。

该奖项是日益升温的温室气体清除技术及其商业化应用领域的最新标志。

每年，约4000亿吨二氧化碳通过光合作用从空气中被吸收。这一被称为"固碳"的过程依赖于酶的作用，使植物利用太阳能将二氧化碳转化为细胞内的氧气和糖类。酶是一种生物催化剂——能驱动化学反应的物质类别。埃尔布博士团队正在设计更高效的新型固碳生物催化剂。

“我们研发的新型光合作用效率可提升20%，固碳速率提高约10倍。“埃尔布博士表示。

通过合成生物学技术，埃尔布博士的"光合作用2.0"研究团队开发出能固定二氧化碳并将其转化为新型化学基团的酶"工具箱”。这些酶源自植物、微生物、细菌或酵母等不同生物体，部分经过基因改造以实现协同作用。

每种生物催化剂都能驱动不同生化反应，可按需组合生产。

埃尔布博士称，其目标是"发明类似计算机操作系统的新型光合作用体系”，可支持运行多种程序并制造不同产品。

该构想已通过小规模验证。研究人员在实验室利用高效生物催化剂完成固碳流程，并成功将二氧化碳直接转化为柴油组分十五烷及抗生素原料聚酮化合物。

下一步是在更大范围内测试新操作系统。这意味着要在一些硬件上进行试验——比如细菌、藻类等活细胞，最终是植物。研究人员还希望实验这些新酶如何在人工创造的固定二氧化碳但不具生命的细胞中发挥作用。

“这是我们想探索的两个方向，“埃尔布博士说，“两者都可行，也各有优缺点。”

理论上，这项技术可用于制造各种碳基材料而不产生任何排放。借助合成生物学还能创造新产品。例如，改进的光合作用可用于制造喂食细菌的原料，进而生产可生物降解塑料、化妆品行业基础材料或新型食品。

但任何产品上市都需要数年时间。“我们是基础研究人员，“埃尔布博士表示，“目前还处于研发的最初阶段。”

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