互动科普

科学家在设法改造植物，让它们自己生产生物燃料。

撰文 戴维·别洛（David Biello） 翻译 高瑞雪

多年来，研究人员一直试图找出用植物生产生物燃料的最佳途径，但他们面临一个根本性问题：光合作用，即植物把阳光转换为化学能存储起来的过程，是非常低效的。植物仅能把1%～3％的太阳能转化成碳水化合物，这就是人们必须占用大量土地，用来种植玉米，生产乙醇的原因。说实话，这种生产生物燃料的方式确实不怎样。不过，植物也有许多优点：它们能直接吸收大气中的低浓度二氧化碳；每个植物细胞受损时都可以自我修复。

科学家开始进行新的尝试，提高光合作用的效率，制造出更环保的燃料。美国高级研究计划局能源项目组（ARPA－E）迄今已经资助了10个这样的项目，其中大部分是利用基因工程调节植物的生长、天然色素的合成等。最大的一个项目是由佛罗里达大学接手，研究经费超过600万美元，目标是改造松树，使之产生更多的松脂——一种潜在的燃料。加利福尼亚州戴维斯市的阿卡迪亚生物技术公司（Arcadia Biosciences）在开展另一个项目：诱导柳枝稷（switchgrass）等生长速度较快的草本植物产生植物油，这种尝试尚属首次。

未来，科学家可能会培育一些黑色植物，能够吸收所有入射光，或是制造一种植物，它们能在光合作用的不同步骤，利用不同波长的光，而不是像现在这样一直使用同一波长的光。经过改造的、用于生产生物燃料的植物甚至会有更小的叶片，这样就能减少它们自身的能源消耗，或者这些植物不会把能量以糖的形式储存起来，而是直接把能量转化为烃类分子，供人类利用。

参与这类研究的科学家有一个绰号——“佩特罗”（PETRO，plants engineered to replace oil的首字母简写，意为改造植物，代替石油），他们将不得不面对的挑战是，用于农业灌溉的水资源越来越少，公众对基因改造过的生物体也不放心。另外，光合作用替代计划还面临其他方面的竞争，比如ARPA－E自己的电燃料（electrofuel）计划，该计划旨在诱导微生物产生烃，或者研制人造树叶，用太阳能电池把水分解成氢和氧，得到气体燃料。对于植物来说，仅仅是绿色，已经不够了。