收获阳光是十多亿年前掌握的一种技巧，在我们称之为光合作用的过程中，利用太阳能从周围的空气和水中自给自足。

科学家们还研究了如何利用太阳能，利用光伏电池产生的电能产生氢，后来可以用于燃料电池。但氢气未能成为汽车的实用燃料或在液体燃料设计的世界中发电。

现在，来自哈佛大学艺术与科学学院，哈佛医学院和哈佛大学生物学启发工程学院的团队的科学家创造了一个利用细菌将太阳能转化为液体燃料的系统。他们的工作整合了一种“人造叶子”，它使用催化剂将阳光分解成氢和氧，并将细菌设计成将二氧化碳和氢气转化为液体燃料异丙醇。

研究结果于2月9日在PNAS上发表。共同的第一作者是最近由HMS系统生物学系博士毕业的Joseph Torella和哈佛大学化学与化学生物学系的博士后研究员Christopher Gagliardi。

Pamela Silver，HMS的Elliott T.和Onie H. Adams生物化学和系统生物学教授以及该论文的作者，称该系统为仿生叶，是对该论文的资深作者Daniel Nocera发明的人造叶片的一种认可，哈佛大学帕特森洛克伍德能源教授。

“这是一个概念证明，你可以采用一种方式来收集太阳能并以液体燃料的形式储存它，”怀斯研究所核心系的Silver说。“Dan对催化剂的强大发现确实证明了这一点，我们的任务是希望将某些生物与太阳能的收获联系起来。这是一个完美的匹配。”

两年前，在Nocera从麻省理工学院来到哈佛之后不久，Silver和Nocera开始合作。他们对“个性化能源”或当地制造能源的概念感兴趣，而不是现有的系统，在石油的例子中，生产是集中的，然后被送到加油站。当地能源在发展家具有吸引力。

“这并不像我们想要制造一些超级错综复杂的系统，”西尔弗说。“相反，我们正在寻求简单和易用性。”

同样，Nocera的人造叶子依赖于由廉价且易于获取的材料制成的催化剂。

“我制造的催化剂非常适应并且与细菌等生物体所需的生长条件相容，”Nocera说。

在他们的新系统中，一旦人造叶子产生氧气和氢气，氢气就会被输送到一种名为Ralstonia eutropha的细菌中。一种酶将氢气带回质子和电子，然后将它们与二氧化碳结合起来进行复制 - 制造出更多的细胞。

接下来，根据麻省理工学院微生物学和健康科学与技术教授Anthony Sinskey先前所做的发现，细菌中的新途径经过代谢工程制成异丙醇。

“无机催化剂与生物学接口的优势在于，您拥有前所未有的无机化学催化剂化学合成平台，”Silver实验室系统生物学研究生，共同作者BrendanColón说。这篇论文。“太阳能到化学品的生产是本文的核心，到目前为止，我们一直在使用植物，但我们正在利用前所未有的生物学能力制造大量化合物。”

Silver说，同样的原则可以用来生产少量的维生素等药物。

该团队的直接挑战是通过优化催化剂和细菌来提高仿生叶片将太阳能转化为生物质的能力。他们的目标是效率为5%，而自然光合作用将光能转化为生物质的效率为1%。

“我们将阳光转化为异丙醇的效率几乎达到了1%，”Nocera说。“已经有26亿年的进化，Pam和我一起工作了一年半，已经达到了光合作用的效率。”