蓝藻可以接受外界的电流，将二氧化碳转化为燃料

科学家们创造了一种光电合成系统，可以让蓝藻利用光和电将二氧化碳转化为醋酸盐或乙烯。该系统比自然光合作用更节能，并为将可再生电力与光合微生物耦合起来以可持续地生产燃料开辟了新的途径。

光合作用将二氧化碳转化为有用的含碳化合物，是地球上最重要的生物过程之一。然而，自然光合作用受到三个关键限制，降低了其整体效率。首先，光系统I和光系统II在光合作用中吸收光并激发电子，它们的吸收光谱重叠，因此争夺光能。其次，光系统II产生的氧气与二氧化碳竞争RuBisCO的活性位点，RuBisCO是一种负责固定二氧化碳的酶。这就导致了光呼吸，与所需的碳固定途径竞争。第三，光合作用只能利用太阳光谱的一个小区域的光能，大约400-700nm。

为了克服这些限制，一组科学家由杰弗里·布莱克本而且有熊在美国国家可再生能源实验室，他设计了一个系统，允许蓝藻利用外部的电子和光供应来驱动二氧化碳固定。他们从蓝藻中去除光系统II，并将修饰过的细胞连接到电化学电路中的阴极上。在光照下，外部供电的电力通过将电子传递给光激发的光系统I，作为人工光系统II，允许细胞将二氧化碳转化为燃料分子，如醋酸盐和乙烯。通过移除光系统II，“我们阻断了与氧气进化相关的光系统，因此光呼吸过程可能会被抑制，”魏解释道。“与此同时，我们的系统只需要一个光系统，所以在光吸收方面没有竞争。”

可再生能源可以用来发电，因此该系统提供了一种很有前途的储存能源的方法。布莱克本解释说:“我们部署的可再生能源的数量每年都在增加，但电子并不总是在你需要使用它们的正确时间传递。”使用这种策略，你可以从光伏或风能中获取电子，并将其存储为化学能，利用细菌-材料界面为你进行转换。“它还有一个额外的好处，就是把温室气体二氧化碳转化为有用的化学产品。

雪莱Minteer美国犹他大学的生物电催化专家说，这是一种有创意和创新的方法。“这是令人兴奋的，因为微生物实际上并不是为电合成而设计的，所以在蓝藻中添加能力以促进感兴趣的化学反应的能力是非常棒的。””,弗雷德里克•勒梅特这位法国索邦大学(Sorbonne University)生物电化学专家指出，“尽管还有很多工作要做”，比如探索不同的能源来源和扩大规模，“但这一策略无疑为未来二氧化碳固定和转化的补充工作铺平了道路”。