人造光合作用取得突破 人类将变"植物人"? 植物通过光合作用获取能量,什么时候人类也能像植物那样,用清洁、简便、高效的办法从自然界获取能量呢?人们离这一期望越来越近了。据美国“每日科学”网站3月12日报道,美国加州大学伯克利分校的科学家,在这一领域取得了重大突破,找到了可使光合反应顺利进行的特殊催化剂。在此基础上,科学家期望彻底弄清光合作用的奥秘,使人工光合作用能大规模用于生产和生活。 大自然怎样制造能量 人类工业文明出现不过几百年,煤炭、石油等化石能源就日渐枯竭,加上气候变暖和环境污染等,已严重威胁人们的生存。与之相比,大自然用其神奇的能量循环和分配系统使整个圈几十亿年相安无事。无论从哪一方面讲,自然的方式都比人工的来得高明。 那么,自然的高明之处在哪里呢? 环境污染的根源是人类用燃烧化石燃料的方式维持能量供应,由此产生了废气、废水以及随之而来的温室效应、臭氧层破坏等。而大自然以绿色植物、海藻和蓝细菌等为依托借助太阳光,利用光合作用,将二氧化碳和水转化成氧气和葡萄糖,完成了精妙无比的能量循环。那些化石燃料如煤、石油、天然气等,都是通过光合作用,以还原碳元素的形式固定下来的太阳能。但目前要利用这些化石燃料的能量,必须要付出环境污染的巨大代价光合作用的能量来源虽然也是太阳能,但其反应物水和二氧化碳都直接取自自然,不会产生污染物。 如果请一位学家和一位可再生能源的研究人员,分别列出世界上最重要的化学反应,有一个反应毫无疑问会列在其中,即由光驱动将水分子裂解为氧气、氢离子和电子的反应这是光合作用的核心。生物学家认为,这一反应向地球上所有复杂的生命提供能量和氧气使生命得以延续。可再生能源研究者则认为,它也许正是解决世界能源问题的关键。人类揭开了光合作用的这一关键过程后,便一直尝试摆脱植物载体,在实验室中通过光裂解水分子,产生可以燃烧的氢气。 光合作用水裂解反应(以下简称“光解反应”)的出现,为多细胞生命的生存创造了条件。现在,25亿年过去了,人类正在运用自己的聪明才智努力重复大自然的巧夺天工这一反应过程十分精妙,至今科学家都未完全弄清。根据电化学理论,拆开水分子需要的能量足以摧毁任何分子。然而,植物每天都在进行这一反应,却没有对自身产生不良影响科学家只有解开这个谜团,才能在实验室中完成人工光合作用。 找到神奇的催化物 研究人员已发现,特殊的蛋白质“光合体系Ⅱ”作为催化剂载...