数十亿年来，微生物和植物进化出了意义非凡的光合作用过程，将太阳能转换为化学能，为地球上的生命提供食物和氧气。
叶绿体作为光合作用的主要场所，更是被誉为是大自然的发动机。
图源:Pixabay那么，如何构建一个可以进行光合作用的活细胞呢？关键之处在于，如何使细胞各组件在正确的时间、正确的地点协同工作。
德国马克斯普朗克研究所的科学家们，成功地构建「人工叶绿体」，它不仅可以提供细胞大小的光合活性区室，还能够捕获并转化温室气体——二氧化碳。
据报道，该「人工叶绿体」是由菠菜中提取的采光组件和9种不同生物体的酶相结合，可以在细胞外运作以收集阳光，并利用所产生的能量将二氧化碳作为碳源，转化为有机物。
90微米的人工叶绿体液滴。图源《科学》根据以往的研究结果，我们了解到从菠菜中分离出来的光合作用组件相对稳定，可以用来驱动单个反应和更复杂的光学网络。
然而对于避光反应，研究人员使用了他们自主研发的人工代谢模块，该模块是由18种生物催化剂组成。
相较于植物中自主发生的碳代谢途径，该人工代谢模块可以更加有效地转化二氧化碳。经过几轮的实验优化，研究小组成功地在光控条件下捕获了温室气体。
二氧化碳的分子式是CO2。图源:Pixabay接下来面临的挑战就是：如何将该系统组装在特定规模的微型区室内？
研究团队利用微流体组装的最新技术，巧妙地将半合成膜包裹在细胞大小的液滴中，成功构建了细胞大小的光合活性区室。
「人工叶绿体」之所以得以成功，主要有赖于合成生物学和微流体组装软材料的技术突破，从而使得研究人员推出了可以持续推动化学反应的能量模块。
研究人员希望，可以通过「人工叶绿体」将二氧化碳直接转化为更有用的化学物质，或者帮助通过基因工程改造的农作物，在快速生长的同时又可以大大提高其吸收二氧化碳的能力。