人工光合作用让植物在完全黑暗的环境下高效生长

光合作用是绿色植物的一项核心生命活动，通过捕捉阳光能量，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放氧气。这一过程已经滋养了地球上的生命数十亿年。尽管这一过程至关重要，但其效率却不尽人意，只有大约3%到6%的阳光能量能够被植物所利用。

科学家们一直在致力于研究人工光合作用，其效率远超自然过程。人工光合作用的产物之一是醋酸，也就是醋的主要成分。科学家们巧妙地绕过自然光合作用，将醋酸提供给植物作为碳源。这种技术在多种生物中进行了测试，包括酵母、绿藻、真菌菌丝体以及各种农作物植物。

这些生物在完全黑暗的环境中，以醋酸纤维介质为生长基础，展现出了惊人的生长效率。例如，藻类的生长效率提高了四倍，酵母的产量更是飙升了18倍。研究的共同第一作者Marcus Harland-Dunaway表示，许多作物都能利用醋酸构建生命所需的主要分子构件，未来或许能通过育种和工程技术，以醋酸作为额外的能量来源来提高作物产量。

这项技术最大的潜力在于，它将农业与阳光直射的需求相分离。这意味着，即使在条件不太理想的地区，也能进行粮食生产。农作物可以在城市中种植，甚至在太空或其他星球上生长。这一创新理念使该项目在NASA深空食物挑战中脱颖而出，获得第一阶段胜利。

研究的通讯作者Robert Jinkerson指出：“使用人工光合作用生产食物可能是我们养活人类的一个根本性转变。通过提高粮食生产的效率，减少对环境的影响并节约土地，我们有望在全球范围内解决粮食安全问题。对于外太空等非常规环境中的农业，提高能源效率至关重要，可以帮助以更少的投入养活更多的宇航员。”这项具有突破性的研究发表在《自然-食品》杂志上，展示了未来可能的农业新方向。科学家们正努力让这一技术在全球范围内推广应用，以应对全球粮食安全和环境保护的挑战。