3月10日，上海交通大学、南京大学还有中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员联手搞了个大新闻，把一种叫人工光合工程细胞的东西给整出来了。高翔团队是这个项目的核心。自然界里植物光合作用利用的光能利用率通常不到1%，而工业微生物根本就没法靠自己直接用太阳能，只能依靠植物或者藻类先把太阳能转化成糖类，然后自己再去发酵产东西。这么折腾下来，整体的光能利用率通常都低于0.05%，能量都白白浪费掉了。 高翔团队的出发点就是想办法让这些工业微生物直接利用太阳能，省掉中间那个麻烦的环节。他们把半导体纳米材料给送进了微生物细胞里，在细胞内装上了“人工捕光天线”。以前的研究通常是让半导体材料附着在细胞表面，光生电子得穿过细胞膜才能参与反应，这中间损失太大了。现在把材料直接放到细胞内部，光生电子就可以就近参与代谢反应，效率大大提升。 接下来就是怎么把无机半导体产生的电子跟细胞内的有机代谢反应对接起来。研究人员发现焦磷酸硫胺素（TPP）在这个过程中很关键，它能促进细胞内NAD(P)H和ATP这两种核心能量分子的再生。所以这个团队不仅解决了怎么捕光的问题，还弄明白了光生电子怎么变成细胞能用的能量。 这套系统在实验中表现不错，用海藻提取物甘露醇、农业秸秆水解液这些廉价废料就能合成2,3-丁二醇（BDO）、生物塑料PHB还有航空燃料前体α-法呢烯等产品。在5升发酵罐里用工业糖蜜废水做原料的话，BDO的产量能达到30.71克/升。 不过这玩意儿要想真正实现工业化应用还得解决很多问题，比如材料在细胞里的长期稳定性和安全性，还有更大规模发酵时的表现。不过话说回来，这项研究提供了一种新的路子：把可再生太阳能和生物制造结合起来。研究团队下一步打算进一步拓展CO₂、废塑料和工业废水这些非粮碳源的利用途径。 未来的化工厂要是真的能只靠阳光和废料运转起来，那可就太酷了。