令人惊讶的光合作用新研究

　　

生物通报道：光合作用（Photosynthesis）是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。这个过程对于生物界的几乎所有生物来说都是至关重要的，不可或缺的，因此光合作用也历来是科学家们关注的焦点。

近期来自日本和法国的科学家们获得了令人惊讶的光合作用研究成果，前者挑战了以往对光合作用光源的看法，后者则利用植物光合作用产生的物质开发出一种新型生态电池。

第一项研究中，日本京都大学三室守教授领导的一个研究小组发现，尽管植物光合作用吸收的光能高低有所不同，但其效率相同。这一发现使低电力粮食生产成为可能。这一研究成果发表在PNAS杂志上。

光合作用能释放氧气和糖分，是“地球生命的维持装置”。光合作用生物可利用光能进行电分解水制成氧气，而水的分解需要较高电压，在生物中却难以实现标准电位为1.1伏以上的高电压，因此，水的电解反应成了光合作用系统中最大的谜团。

光合作用系统利用叶绿素吸收光能来发电，与太阳能电池原理相同。一般的光合作用生物含有能吸收可见光的叶绿素a，但研究小组此前发现唯一可利用近红外线进行光合作用的海洋蓝藻也能利用叶绿素d发电。研究小组比较叶绿素d和叶绿素a后发现，叶绿素d获得的电压偏低，但能制作水分解所需的氧化还原电位。此外，虽然叶绿素种类有所不同，其电位保持不变。这一结果表明，无论光合作用生物利用的叶绿素种类是否相同，都能获得一定的氧化电位进行水分解反应，这也意味着光合作用的水电分解反应都是同一原理。

此次研究证明，除肉眼可见的太阳光外，肉眼不可见的低能量红外线同样可使植物进行同等效率的光合作用。研究小组今后将针对波长更长、能量更弱的红外线进行试验，确认生物能够在何种低能量程度上进行光合作用。

另外一项研究则表明了植物光合作用的新用途：新型生态电池。这一研究为开发生态新能源提供了思路。这一研究成果公布在美国《分析化学》杂志上。

绿色植物的叶绿素在光的照射下会把二氧化碳和水合成有机物质和氧气，这种新型生态电池就是利用光合作用的产物开发出来的。研究人员通过仙人掌进行了相关实验，结果发现，一旦仙人掌发生光合作用，生态电池就会产生电流。研究人员认为，这个实验不但能即时观测到植物的光合作用，还提供了开发生态新能源的可能。

之前一项发表在Nature杂志上的文章中，研究人员则通过使用激光脉冲激发藻类的单分子，揭示了常温光合作用中的量子物理过程。该发现颠覆了众多有关量子机制的固有观念，一般认为量子干涉只能出现在低温下，然而蓝隐藻却在21度的温度下做到了这点。光合作用蛋白的物理特性将被用来改进太阳能电池的设计，并将改变人们看待光合作用和量子计算的方式。

（生物通：万纹）