光合作用研究的新发展 [复制链接]

第8版()
专栏：

光合作用研究的新发展
殷宏章
光合作用是生物学中最基本的问题之一。绿色植物利用太阳光的能力，把吸进去的二氧化碳和水转化成复杂的有机物，用来供给自身的营养和生长；这些有机物也可充作一切动物（包括人类）的食料。就人类来说，不仅食物直接或间接来自植物，所用的动力也是过去植物的产物，这些都是靠着光合作用积累起来的。
在光合作用的化学步骤的测定上，由于利用了示踪原子，得到很大的成绩。苏联的科学家证明了二氧化碳可以由根部吸入，而后再输送到叶中去；而且光合作用不仅产生醣类，还产生蛋白质和脂肪。美国的科学工作者详尽地分析了光合作用的中间产物，二氧化碳如何固定，如何转变，如何还原。到现在，光合作用中的一系列很复杂的变化，差不多已经都搞清楚了，有关的酶系统也逐渐地分离出来，各个步骤都可以在体外分别模仿进行。光合作用和呼吸作用及其它的代谢过程的关系，也都逐渐明白了。
另一方面的成就，是在细胞外进行离体光合作用。1940年英国人希尔发现了从细胞中取出来的叶绿体，也可以进行一些光化学反应。这个反应，叫作希尔反应。经过许多科学家的研究，现在已经可以把这个反应和二氧化碳的还原作用联接起来，使整个的光合作用可以在体外用叶绿体来进行。近年来的研究证明，不仅是整个的叶绿体，即使是磨碎的叶绿体碎片，在一定限度内也可以进行希尔反应。不过，到现在我们还不能够用提取出来的纯粹的叶绿素，加上适当的辅助物和酶来进行光合作用。预料不久将来，可能完全在体外用一些纯化合物的制剂，来进行人工光合作用。
在植物体外进行人工光合作用，在科学上将是一个很大的成就。但这并不是说，我们不去培育植物，只要建立一些光合作用工厂，就可以供给我们所需要的一切食物和原料。因为尽管在试验室里能进行人工光合作用，但是花费极大，数量很少，远不如植物经济。何况我们所要的植物产物是多种多样的，它们的合成过程，我们还不知道。
在大量进行人工光合作用以前，还有一个途径值得我们考虑：这就是利用一些低等植物，代替一部分农作物。从光合作用的角度看来，高等植物利用太阳光能的效率是很低的，尽管我们培育新品种，改进栽培方法，防止病害，但都还是外面的工作，只是增加了吸收阳光的面积，并没有接触到光合作用本身，提高它的效率。几十年来科学研究发现了不只是高等植物能用阳光产生有机物，很多的微生物，如水藻细菌也有光合作用，而且效率较高，因为他们生长得快，并且整体全可以进行光合作用，不像高等植物只是绿色部分才有，根、干等部分并不能生产，因此近几年来很多的国家，对于大量培养微生植物，特别是小球藻进行了研究。比起高等植物来，微生物有几种好处：一、它们生长得快，如果环境适宜，可以永远生长，不像高等植物有一定时期，初期叶子少不能充分利用阳光来累积食物；二、它们的营养成份和高等植物产品差不多，而且容易利用环境变化，控制它们的含量比例，使蛋白质式脂肪增加或减少；三、它们生长在水里，容易管理，可以避免天然灾害的影响。将来如果再能利用原子能代替阳光，整个生产在工厂里进行，不再“靠天吃饭”，并不是绝对不可能的事了。