光合作用

邵紅勝　邵紅能

公元前4世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)完全來自土壤。1648年，比利時科學(xué)家海爾蒙特出于對亞里士多德觀點的懷疑，做了柳樹栽培實驗，結(jié)論表明，植物的物質(zhì)積累不是來自土壤，而是來自水。1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯通過實驗證明，植物綠葉可以更新污濁的空氣，并且要在陽光照射下才成功。1785年，隨著空氣組成成分的發(fā)現(xiàn)，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。1845年，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進行光合作用時，是把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來了。

1864年，德國科學(xué)家薩克斯做了一個有趣的實驗，他把綠色植物葉片放在暗處幾個小時，讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，然后再把這個葉片一半曝光，一半遮光。過了一段時間后，他用碘蒸汽對葉片進行處理，發(fā)現(xiàn)葉片遮光的部分沒有發(fā)生顏色的變化，曝光的那一半葉片則呈深藍(lán)色。這一實驗成功地證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。

1880年，美國科學(xué)家恩格爾曼用水綿進行了光合作用的實驗。實驗證明，氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。因此可以說，葉綠體是陽光傳遞生命的媒介。

光合作用的實質(zhì)是把簡單的無機物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的有機物，把光能轉(zhuǎn)變成儲存在有機物中的化學(xué)能。其實，地球上大多數(shù)的生命是依靠太陽的能量生存著，而光合作用是唯一能捕捉此能量的重要生物途徑，因此它起著“綠色工廠”、“巨型能量轉(zhuǎn)化站”和“自動空氣凈化器”的作用。研究光合作用，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保等領(lǐng)域起著基礎(chǔ)指導(dǎo)的作用。

21世紀(jì)初，隨著合成生物學(xué)的興起，人工設(shè)計與合成生物代謝反應(yīng)鏈成為改造生物的轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)生物技術(shù)。2003年，美國貝克利大學(xué)成立合成生物學(xué)系，開展光合作用的生物工程技術(shù)研究與開發(fā)。同時，美國私立文特爾研究所也開展了藻類合成生物學(xué)的生物能源技術(shù)開發(fā)。光合作用技術(shù)開發(fā)給太陽能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域帶來了一場新的變革。