马克斯·普朗克学会 植物类囊体被包裹在直径约90微米的微滴中
配备了一套酶，半合成叶绿体利用太阳能固定二氧化碳，遵循自然的例子
学分:马克斯·普朗克陆地微生物学研究所/Erb 几十亿年来，微生物和植物进化出了我们称之为光合作用的非凡过程
光合作用将太阳能转化为化学能，从而为地球上的所有生命提供食物和氧气
容纳分子机器叶绿体的细胞隔间可能是地球上最重要的自然引擎
许多科学家认为人工重建和控制光合过程是我们时代的“阿波罗计划”
“这将意味着生产清洁能源的能力——清洁燃料、抗生素等清洁碳化合物，以及其他仅由光和二氧化碳制成的产品
但是如何从零开始构建一个有生命的光合细胞呢？模仿活细胞过程的关键是让其组件在正确的时间和地点一起工作
在马克斯·普朗克学会，这一雄心勃勃的目标是由跨学科的多实验室倡议——迈森生物网络实现的
现在，由主任托拜厄斯·埃尔比领导的马尔堡研究小组已经成功地创建了一个平台，用于自动构建细胞大小的pho-to synthetic active隔间，“人工叶绿体”，能够捕获并利用光转化温室气体二氧化碳
微流体遇到合成生物学 马克斯·普朗克的研究人员利用了最近的两项技术发展:第一是合成生物学，用于设计和构建新型生物系统，如捕获和转化二氧化碳的反应网络；第二是微流体学，用于组装软材料，如细胞大小的液滴
“我们首先需要一个能源模块，让我们能够以可持续的方式为化学反应提供动力
在光合作用中，叶绿体膜为二氧化碳的固定提供能量，我们计划利用这种能力”，托拜厄斯·埃尔比解释道
微流控平台上微液滴的产生和实时观察
微滴被收集在一个小室中，在那里它们的活性可以在显微镜下实时监测，包括通过测量NADPH荧光来量化酶活性
利用亮场定位液滴，可以看到光合活性膜
这些膜被激发时是荧光的
使用编码染料来区分液滴群，当液滴被特定波长(550纳米)激发时可以观察到该编码染料
使用NADPH荧光(使用，365纳米)观察液滴的NADPH产生
学分:普朗克陆地微生物研究所/Erb 从菠菜中分离出来的光合作用装置被证明足够强大，可以用来驱动光的单一反应和更复杂的反应网络
对于黑暗反应，研究人员使用了他们自己的人工代谢模块，CETCH循环
它由18种生物催化剂组成，比植物中自然产生的碳代谢更有效地转化二氧化碳
经过几轮优化，该团队成功地在体外实现了温室气体CO2的光控固定
第二个挑战是在一个确定的小范围内组装系统
考虑到未来的应用，自动化生产应该也很容易
在法国保罗·帕斯卡尔研究中心(CRPP)的让-克里斯托夫·巴雷特实验室的合作下，研究人员开发了一个平台，用于将半合成膜封装在细胞样液滴中
大自然光合作用效率更高 最终的微流体平台能够产生数千个标准化液滴，这些液滴可以根据所需的代谢能力单独配备
该研究的主要作者塔林·米勒说:“我们可以制造成千上万个装备相同的液滴，或者我们可以赋予单个液滴特定的性质。”
“这些可以通过光在时间和空间上控制
" 与传统的生物基因工程相比，自下而上的方法具有决定性的优势:它注重最小化的设计，而且不一定受自然生物学的限制
“这个平台允许我们实现自然界在进化过程中没有探索过的新解决方案，”托拜厄斯·埃尔比解释道
在他看来，结果对未来有很大的潜力
在他们发表在《科学》杂志上的文章中，作者们证明了给“人造叶绿体”配备新的酶和反应会使二氧化碳的结合速度比以前的合成生物学方法快100倍
“从长远来看，类似生命的系统可以应用于几乎所有的技术领域，包括材料科学、生物技术和医学——我们只是处于这一令人兴奋的发展的开始
“此外，这些结果是朝着克服未来最大的挑战之一迈出的又一步:大气中二氧化碳的浓度不断增加
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