Искусственный фотосинтез обогнал по скорости натуральный

Учёные улучшили показатели искусственного фотосинтеза в микрокаплях — по скорости и количеству переработанного углекислого газа он обогнал естественный процесс.

Сама суть фотосинтеза заключается в преобразовании углекислого газа в глюкозу под воздействием света. Это упрощённое описание — в действительности в реакции задействовано огромное количество сложных процессов; кроме того, далеко не всякий фотосинтез позволяет получить кислород.

Однако для любого фотосинтеза характерно наличие световой и теневой фаз. Во время световой фазы происходит улавливание квантов света и преобразование световой энергии в химическую энергию молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Связи в АТФ легко рвутся, высвобождая энергию, которая расходуется на всевозможные реакции. И в ходе фазы тени высвобожденная АТФ энергия идёт на синтез углеводной молекулы из CO2.

В этом помогает фермент рибулозобисфосфаткарбоксилаза, или сокращённо РуБисКо: его задача — вовлечение углекислого газа в органику. Однако у него есть недостаток — сравнительно медленная работа, он может обработать до 10 молекул в минуту. Это ограничивает рост растений, не даёт им разрастись слишком бурно.

Именно естественный «ограничитель» и удалось сдвинуть учёным из Института наземной микробиологии Общества Макса Планка, расположенного в Германии. Их усилиями фермент РуБисКо ускорился в 10 раз, а затем учёные модифицировали его, дополнив 16 ферментами, совместно образовавшими CETCH-цикл. Затем цикл связали с фазой света, использовав для этого выделенные из листьев шпината тилакоиды.

CETCH и тилактоиды заключили в водяные капли. Как оказалось, «капельный» искусственный фотосинтез превысил эффективность естественного растительного приблизительно на 20%.

Итогом преобразования, правда, стала не глюкоза, а гликолевая кислота, однако, по словам исследователей, тут важен не конечный продукт, а сам факт того, что учёным удалось втянуть углекислый газ в органическое преобразование и получить результат. Тем более, что гликолевая кислота совсем не бесполезна — она используется во многих отраслях народного хозяйства.

Также исследователи не исключают возможность доработать процесс таким образом, чтобы в результате получались другие вещества, например, растительные гормоны.

Возможно, вас заинтересуют ферментеры.