当将阳光转化为有用的化合物时 Cyborg细菌的表现优于植物

光合作用为地球上的绝大多数生命提供能量。但叶绿素是植物用来收获阳光的绿色素，效率相对较低。为了让人类能够捕获更多的太阳能，而不是自然光合作用，科学家们已经教过细菌在微小，高效的太阳能电池板中覆盖自己以生产有用的化合物。

“我不是依靠低效的叶绿素来收获阳光，而是教会细菌如何使用微小的半导体纳米晶体生长和覆盖它们的身体，”在Peidong实验室进行研究的Kelsey K. Sakimoto博士说。杨博士 “这些纳米晶体比叶绿素更有效，并且可以生产太阳能电池板的一小部分成本。”

人类越来越多地寻求替代化石燃料作为能源和化学生产原料的替代品。许多科学家致力于创造人工光合系统，利用太阳光产生可再生能源和简单的有机化学品。已经取得了进展，但该系统对于燃料和原料的商业生产来说效率不高。

加州大学伯克利分校杨氏实验室的研究，Sakimoto获得博士学位，专注于利用无机半导体，可以捕获阳光，如细菌，然后可以利用这些能源从二氧化碳和水中生产有用的化学物质。“在我的实验室研究的重点是通过向无机半导体提供电子形式的能量来增强非光合细菌的能量，如硫化镉，它们是高效的光吸收剂，”杨说。“我们现在正在寻找比硫化镉更多的良性光吸收剂，以便为细菌提供光能。”

Sakimoto使用天然存在的非光合细菌Moorella thermoacetica，作为其正常呼吸的一部分，它从二氧化碳(CO 2)中产生乙酸。醋酸是一种多功能化学品，可通过互补的基因工程细菌迅速升级为多种燃料，聚合物，药物和商品化学品。

当Sakimoto向细菌喂养镉和含有硫原子的氨基酸半胱氨酸时，他们合成了硫化镉(CdS)纳米颗粒，它们在其表面上起太阳能电池板的作用。杂交生物热乙酸穆尔氏菌-CdS从CO 2，水和光产生乙酸。“一旦用这些微小的太阳能电池板覆盖，细菌就可以合成食物，燃料和塑料，所有这些都使用太阳能，”Sakimoto说。“这些细菌的表现优于自然光合作用。”

细菌的效率超过80%，并且该过程是自我复制和自我再生的，这使得这是一种零浪费技术。“合成生物学和拓展有限公司的产品范围的能力2下降将是poising此技术作为一种替代品，或替代许多之一，为石化行业的关键，”崎元说。

那么，无机 - 生物杂交种是否具有商业潜力?“我当然希望如此!” 他说。“在人工光合作用目前，很多系统需要固体电极，这是一个巨大的成本。我们的藻类生物燃料是更具吸引力，因为整个CO 2 -to-化工设备是独立的，只需要一个大染缸在阳光下。 “ 但他指出，该系统仍需要进行一些调整以调整半导体和细菌。他还表示，他创造的杂交细菌可能含有一些天然存在的类似物。“未来的方向，如果这种现象存在于自然界中，将是对这些生物进行生物勘探并将其投入使用，”他说。