十多亿年前，植物就神奇的依靠阳光生存，在阳光的照射下从空气和水中汲取能量，这就是人们熟知的光合作用。

阳光下的植物（来源：© lily / Fotolia）

科学家们已经开始利用太阳能，将光伏电池发电后产生氢气来制备燃料电池，但氢不能作为一种实用的汽车或其他工业领域的液体燃料。

目前，哈佛大学艺术与科学学院、哈佛医学院和哈佛大学生物工程研究所联合创建了一个研究系统，该系统利用细菌将太阳能转化为液体燃料。该项研究制备的“人工叶”利用催化剂，在阳光的作用下把水分解成氢和氧，接着利用转基因细菌，将二氧化碳和氢转化为液体燃料异丙醇。

该发现于2015年2月9日发表在美国国家科学院院刊上。文章的联合第一作者分别是哈佛医学院系统生物学的Joseph Torella博士、哈佛大学化学以及化学生物学院的Christopher Gagliardi博士后。

哈佛医学院生物化学和系统生物学的Pamela Silver ，Elliott T. 和 Onie H. AdamsHMS教授将该系统称为“仿生叶”。作为Wyss研究所的核心教员，Silver提到：“该项成果可以验证人们能够收集太阳能，并以液体燃料的形式存储。Dan利用催化剂使这一能量转换成为可能，这与生物体利用太阳能的原理相似相通。”

Silver和Nocera于两年前开始合作，之后不久，Nocera从麻省理工学院来到哈佛。他们都对“个性化能源”，也就是原位产生能量的课题十分感兴趣，例如将石油集中生产并送往加油站的例子，这种原位产生能量对于发展中国家具有巨大的吸引力。Silver说：“我们并不致力于一些超复杂系统的研究，而是试图研究一些简单易用的装置。”Nocera制造人工树叶的催化剂，价格便宜、容易获取，并且非常适合细菌等生物生长的环境。

在他们的新系统中，人工树叶产生的氢被一种称为Ralstonia eutropha的细菌利用，在一种酶的作用下产生氢质子和电子，接着供给二氧化碳，生成更多的细胞。

麻省理工大学微生物学和健康科学与技术学的Anthony Sinskey教授在之前研究的基础上，利用细菌代谢制备异丙醇。

Silver实验室生物学的研究生、该文章的作者之一Brendan Colón说：“生物与无机催化的交叉使得我们可以从前所未有的领域来进行探究，太阳能向化学能的转换是本文章的核心内容。我们现在已经利用植物来转化能量，未来我们将使用生物能量合成更多的化合物。” Silver提出，利用同样的手段，人们也可以制备合成维生素等药物。

    该研究团队的当务之急是通过优化催化剂和细菌，来提高仿生叶将太阳能转化为生物能的效率。相比于自然光合作用将太阳能转化生物质能1%的效率，他们的研究目标是使转化率达到5%。Nocera 说：“我们已经以1%的效率将太阳光转化为异丙醇，相比于已经有26亿年历史的光合作用，Pam和我经过一年半的时间就达到了自然界光合作用的效率。”