哈佛大学的研究团队开发了一种只利用细菌、阳光、水和空气就能生产肥料的仿生叶。图中右侧是用了仿生叶肥料培养的萝卜，要比用普通肥料的萝卜大1.5倍。新浪科技讯 北京时间4月11日消息，据国外媒体报道，哈佛大学研究团队开发的新型“仿生叶”或许将掀起一场新的“绿色革命”。这是一个模仿光合作用过程的人工系统，能像植物叶片一样，将太阳光能转化为养料。有朝一日，这种仿生叶或许能帮助提高发展中国家的农作物产量，进而解决世界饥饿问题。
哈佛大学的研究者相信，他们的这一成果能帮助推动下一次农业革命。利用细菌、阳光、水和空气，他们在农作物生长的土壤中成功生成了肥料。该研究团队由著名生物化学家丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）领导，开发模仿植物光合作用的人工叶是他主要的研究方向。
在之前的研究基础上，诺塞拉的团队开发出了这种仿生叶设备。通过对生成的氨进行测量可知，该系统具有比自然光合作用更高的效率，能产生更多的肥料。不过，真正的证据是研究人员种植了超过5轮的萝卜。利用仿生叶所产生的肥料来种植蔬菜，产量要比对照组高150%。
这种仿生叶以丹尼尔·诺塞拉博士开发的人工叶为基础，利用太阳能（由图中的太阳能板收集）将水分子分解为氢和氧。接下来，研究团队希望提高该系统的生产率，使印度或撒哈拉以南非洲的农民可以用这项技术生产肥料。“当你拥有大型集约化的生产工艺和大规模的基础设施，你可以轻而易举地生产并运输肥料，”诺塞拉博士说，“但如果是在印度某个水体受污染的村庄里，这是不可能的。贫穷的新兴国家往往没有资源来做这些。我们应该思考一种分散式的系统，因为这才是那里真正需要的。”
研究团队在美国化学学会第253次会议上汇报了这项工作。此前，诺塞拉团队已经开发了一种模拟植物叶片光合作用的人工叶，在阳光照射下可以将水分解成氢气和氧气；之后，人工叶引入了细菌Ralstonia eutropha，在消耗氢的同时，这种细菌能提取出空气中的二氧化碳，形成液态肥料。
为了确保这一过程顺利进行，研究团队将此前设备中对微生物有害的镍-钼-锌催化剂换成了对细菌友好的钴-磷合金。
“这些肥料只是第一步，做到这一步意味着你可以建立一个可持续的化学合成平台，”诺塞拉博士说，“现在我们展示的是这项技术的一般方法，使用另一类细菌将大气中的氮提取出来并制成肥料。”
水分子在太阳能和催化剂作用下分解为氢和氧。之后，人工叶的细菌在消耗氢的同时，能提取出空气中的二氧化碳，将其制成液态肥料。为了实现这一目的，诺塞拉博士的团队设计了新的仿生叶系统，其中的黄色杆菌属（Xanthobacter）细菌能使人工叶产生的氢和空气中的二氧化碳结合，形成一种原生体，作为“燃料”储存在细菌内部。接着，这些细菌吸收空气中的氮，并利用原生体——本质上是氢的储存介质——生成氨。
在诺塞拉的设想中，这种仿生叶可以直接安在农作物生长的土壤中，直接为农作物提供养分。在20世纪60年代的第一次“绿色革命”中，以氨为基础的肥料大规模应用在水稻和小麦新品种的种植上，使农业产量翻了一倍。据联合国的报告称，尽管这场革命导致了一些严重的环境破坏问题，但也拯救了数以百万计的生命——特别是在亚洲。
然而，世界人口依然在不断增长，预计到2050年时将比现在增加超过20亿人，其中大部分人口增长出现在世界部分最贫穷的国家。为每个人提供食物需要多方面的努力，而研究者普遍认为，我们更应该增加农作物的单位产量，避免破坏自然环境来获得更多的农业用地。（任天）