研究人員發現，一些分子膠和及時的扭曲，有助于細菌酶將二氧化碳轉化為碳化合物，比植物酶在光合作用中的轉化速度快20倍。這些結果將加速將二氧化碳轉化為各種產品的進程。

碳固定，或將空氣中的二氧化碳轉化為富含碳的生物分子，對植物的生存至關重要。這就是光合作用的全部意義，也是一個巨大的循環系統的基石，這個系統使碳在植物、動物、微生物和大氣中循環，從而維持地球上的生命。

然而，固定碳的“冠軍”是土壤細菌，而不是植物。如果科學家們能夠弄清楚某些細菌酶如何以比植物酶快20倍的速度完成碳固定的關鍵步驟，他們可能能夠開發出人工光合作用，將溫室氣體轉化為燃料、化肥、抗生素和其他產品。

現在，來自美國能源部SLAC國家加速器實驗室、斯坦福大學、德國馬克斯·普朗克陸地微生物研究所等機構的一個研究小組已經發現了一種細菌酶——一種促進化學反應的分子機器是如何啟動以完成這一壯舉的。

他們發現，這種酶不是一次抓住一個二氧化碳分子并把它們附著在生物分子上，而是由一對同步工作的分子組成，就像玩雜耍的人同時拋球和接球以更快地完成工作一樣。

每組酶中的一個酶來捕捉一系列反應成分，而另一個則關閉其捕獲的成分并進行固碳反應；然后，他們在一個連續的循環中不斷轉換角色。

研究小組發現，一個分子“膠水”將每對酶固定在一起，以便它們能夠以協調的方式交替打開和關閉，而扭曲的運動則有助于將成分和成品從發生反應的口袋中“趕出來”。當膠水和扭動都存在時，固碳反應比沒有它們時快100倍。

“這種細菌酶是我們所知道的最有效的碳固定器，我們對它能做什么想出了一個完整的解釋，”SLAC和斯坦福大學的教授、這項研究的高級領導人之一Soichi Wakatsuki說，這項研究本周發表在了《ACS Central Science》雜志上。

“我們并不是要做一個光合作用的碳拷貝。我們想通過使用我們對工程的理解來重建自然界的概念，設計一個更有效的過程。這種‘光合作用2.0’可以在活體或合成系統中進行，如人工葉綠體——懸浮在油中的水滴。”他補充道。

總結

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