目前CO₂的转化反应中得以发展出新方法，研究者通过构建一种植物中的光合成叶绿体（chloroplast）细胞的类似结构，在实验室中实现了将CO₂转化为糖分子，人工光合成通常是一种合成生物体需要的糖类分子的工厂，并能产生治疗药物。这种化学制备方法的效率较高，作者希望这种过程有望应用于消除大气氛围中的CO₂。Colin Barras对本工作的重要意义在Nature上撰写了新闻评述。

本文要点：

（1）目前已知的自然环境转化CO₂的方法有六种，这些方法中主要通过酶将CO₂转化为糖类，从而将太阳能转化为化学能。2016年，马克思·普朗克研究所的Tobias Erb等发展了第7种方法，通过包含酶的被称作“CETCH循环”过程实现了比自然生物系统效率高20 %的酶催化系统。但是之前作者并不了解这种CETCH循环是否能与生物细胞结合，在最近的工作中Erb等使用菠菜进行探索，通过从叶绿体中提取具有吸光作用的膜，并将16种酶组装，实现了菠菜的膜/CETCH循环复合体系的协同工作。通过这种策略，作者成功的构建了人工的叶绿体系统，在该体系中菠菜的膜起到吸光作用，酶通过光吸收的能量和CO₂进行反应，在这个方法中CO₂转化为glycolate（乙醇酸的酯）。

（2）位于金州的国家可再生能源实验室的Paul King等认为“该发现令人印象深刻”。目前该体系仅仅是实验和理论上可行的过程，但是为将叶绿体应用于实际合成反应提供了方法，验证了该方法的可行性。东京工业大学Yutetsu Kuruma认为“这种方法能够应用于人工细胞生产能源的过程中”。但是Yutetsu Kuruma同样提出，该体系中需要首先实现自我复制和自修复功能。不过，目前Erb等已经开始和位于加州的J. Craig Venter研究所开始尝试构建小型的人工细胞，并尝试将CETCH循环应用于其中，并发表了一部分进展情况（A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro，Science 2016, 354 (6314), 900-904. DOI：10.1126/science.aah5237）。

参考文献

1. Colin Barras*

Cyber-spinach turns sunlight into sugar

DOI：10.1038/d41586-020-01396-4

https://www.nature.com/articles/d41586-020-01396-4

2. Tarryn E. Miller et al.

Light-powered CO₂ fixation in a chloroplast mimic with natural and synthetic parts，Science 2020, 368 (6491), 649-654

DOI：10.1126/science.aaz6802

https://science.sciencemag.org/content/368/6491/649

3.  Thomas Schwander et al.

A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro，Science 2016, 354 (6314), 900-904

DOI：10.1126/science.aah5237

http://science.sciencemag.org/content/354/6314/900