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科普：藻类如何进行光合作用
　　新华网东京６月７日电（记者蓝建中）植物在进行光合作用时，需要将二氧化碳高效吸收到细胞内。那么，在严重缺乏二氧化碳的水中，藻类是如何进行光合作用的？日本京都大学日前发表公报说，该校研究人员发现藻类是通过两种膜蛋白将水中离子化的二氧化碳运送到细胞内叶绿体中的。
　　京都大学研究小组利用衣藻进行实验时，注意到衣藻因突然变异而导致光合作用能力下降时，其细胞膜上编码ＨＬＡ３膜蛋白和叶绿体被膜中编码ＬＣＩＡ膜蛋白的基因功能都会出现下降。
　　研究人员发现，如果破坏这两种基因的功能，衣藻吸收碳酸氢盐离子的能力就会下降；反之，如果通过基因操作增强这两种基因的功能，衣藻吸收碳酸氢盐离子的能力就会提高。
　　研究小组经分析发现，这两种膜蛋白能够合作搬运碳酸氢盐离子，分别负责让碳酸氢盐离子通过衣藻的细胞膜和叶绿体被膜，从而进入叶绿体内。在叶绿体内碳酸酐酶的作用下，碳酸氢盐离子重新转化为二氧化碳，再通过二氧化碳固定化酶的作用，使衣藻的叶绿体得以进行光合作用。
　　研究小组认为，今后如果通过基因操作，让水稻等陆地植物也能编码产生这两种膜蛋白，就能增强其吸收二氧化碳的能力，从而促进光合作用，提高产量。此外，还可以帮助开发能够高效固定二氧化碳的藻类和陆地植物。
　　相关论文已刊登在美国《国家科学院学报》网络版上。
[责任编辑：可以将二氧化碳转化为燃料的转基因细菌
来源:煎蛋 / 作者: /
来自哈佛大学的能源系教授、首席研究员Daniel G.Nocera在芝加哥能源政策研究所的一次演讲说道：“目前，我们正在尝试使用转基因细菌产生异丙醇、异丁醇和异戊醇。这些都是可以完全燃烧的醇类，并且它们是通过转基因细菌用分解水产生的氢气和转基因细菌呼吸吸收的二氧化碳合成的。” &
细菌被修改了基因，使得它能够吸收氢气以及二氧化碳，并且将它们转化为醇类燃料。这项研究的目的是实现转换效率的显著提高，使得转换效率高于植物。就在这个月，Nocera宣布，它的转基因细菌的太阳能转换效率已经比植物高出10倍。
这种被命名为Ralston eutropha的细菌，被接入了可以将三磷酸腺苷(ATP)转化为醇类燃料的基因，所以它得以吸收氢气和二氧化碳然后转换为三磷酸腺苷，最后转换为醇类燃料。在实际应用中，这种转基因细菌可以无限量地吸收二氧化碳并且产生能量。 &
在研究结果的即将发表之际，Nocera希望可以有更多人为它可以在实际应用中大展拳脚而感到兴奋。他就这一点做出这样的解释：这种转基因细菌并不是解决大气中的二氧化碳的办法；不过它可以帮助我们缓解快速消耗的化石燃料的压力。 &
在今年年初，来自南加州大学的G. K. Surya Prakash的团队宣布实现了利用从空气中收集的二氧化碳分子与氢气分子转化为甲醇的反应。这个反应已经不是什么新鲜事，但是该研究团队确定了一种可以显著提高反应效率的催化剂。正是一种基于金属钌的均相催化剂，使得研究者们可以将空气中收集到的二氧化碳添加到氢气中进行反应。在反应中，这种催化剂与其他一些化合物共同发挥作用，使得有79%的二氧化碳转化为甲醇。 &
尽管化学家们在这一伟大的研究成果奔走相告，但还是有一些人批评，为大气中的二氧化碳找到了切实可行的用途，也是在变相鼓励人们继续燃烧化学燃料。而化学家们只是希望他们的研究，可以为因人类大量使用化石燃料而超出自然修复能力的碳循环做些事情而已。
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&&&&&&&&&&&&正文
立足自主创新，发展新型海藻能源产业
　――关于实施中国“微型曼哈顿计划”的认识与建议
　　生物质能源是地球上最普遍的一种可再生能源，它是通过植物光合作用，将太阳能以化学能的形式贮存在生物体内的一种能量形式，被称为“绿色能源”。就我国生物质能源资源来说，18亿亩耕地生产的粮食、60亿亩山林草场生产的树木杂草、300万平方公里（折合45亿亩）海域生产的海藻大致各占1/3。根据我国的国情，前两者是否大规模开发尚需探讨；但后者，甚至向外海延伸至国际公共海域，可以说蕴含着可供开发的海量的生物质能源资源。
　　就全球来说，藻类是一种数量巨大的可再生资源，也是生物质能源的重要来源。
　　一、美国的“微型曼哈顿计划”
　　第二次世界大战期间，美国完成了研制原子弹的“曼哈顿计划”。2007年，又推出“微型曼哈顿计划”，其宗旨是向海洋藻类要能源，以帮助美国摆脱严重依赖进口石油的窘境。
　　“微型曼哈顿计划”由美国“点燃燃料”公司倡导发起，以美国国家实验室和科学家的联盟为主，到2010年实现藻类产油的工业化，达到每天生产百万桶生物原油的目标。为此，美国能源部以圣地亚哥国家实验室牵头，组织十几家实验室以及上百位专家参与了这一宏伟工程。
　　理论上说，如果种植2000万至4000万英亩的藻类，它们产生的生物原油总量可以达到目前美国原油进口数量，也就是说可以真正起到“替代进口”的作用。“微型曼哈顿计划”的目标就是要将这一设想变成现实。根据计划，一部分科学家将寻找并培育产油率高的藻类植物；一部分科学家将致力于研究如何降低藻类植物的收获成本；还有一部分科学家则研究如何从藻类植物中提取油脂。
　　“微型曼哈顿计划”的出台带动了藻类生物燃料开发热潮。目前，除了“点燃燃料”公司之外，科罗拉多州的“索力克”生物燃料公司也正在开发类似的藻类制油工艺。犹他州州立大学的科学家也宣布利用一种全新技术从藻类中提取出了油，正在将其转化为生物柴油，他们期望近期能生产出在价格上有竞争力的藻类生物柴油。
　　这一计划重新燃起了美国新一轮的藻类生物“原油”研发热潮。实际上，有关藻类作为一种生物燃料的研究已开展多年。20年前，美国国家再生能源实验室曾对此进行了研究，只不过当时由于油价太低，藻类制油的成本没有竞争力，使研究计划于1996年中止。
　　当前，新的能源和环保形势，包括居高不下的原油价格和新技术的应用，以及美国政府不断强调可再生清洁燃料等，重新激起了人们开发藻类生物燃料的兴趣，特别是高油价使得藻类制油的成本具有竞争力；新的基因和蛋白质技术使人们能够更深入地了解藻类植物产油的机理，让它们产出更多的“原油”。另外，藻类植物又能有效地吸附二氧化碳等温室气体。所以，美国的一些藻类生物燃料开发公司正在投巨资开发这方面的新技术，与此同时，一些大型的研究项目也开始启动，它们的近期目标是要让藻类生物燃料在2010年能替代上百万加仑的化石燃料。
　　二、发展海洋微藻能源产业的意义
　　藻类是地球上，特别是海洋中最广泛分布的、最低等、最古老的一类植物。微型藻类分布更加广泛，它们虽然结构简单，却能产出相当于石油的生物“原油”，这种生物“原油”可用来提炼汽油、柴油、航空燃油，以及作为塑料制品和药物的原料。同时，多数藻类植物还能制造出大量的碳水化合物等中间产品，这些产品经过发酵处理可以转化为乙醇燃料。
　　利用微藻发展生物能源产业有许多其他陆地植物不具备的特殊意义。第一，生长环境要求简单。藻类，特别是微型藻类几乎能适应各种生长环境。不管是海水、淡水；室内、室外。一些荒芜的滩涂盐碱地，一些废弃的沼泽、鱼塘、盐池都可以种植微藻。第二，微藻产量非常高。一般陆地能源植物一年只能收获一到两季，而微藻几天就可收获一代，而且不因收获而破坏生态系统，就单位面积产量来说比玉米高几十倍。第三，不占用可耕地。藻类可以长在海洋、生长在露天池塘里，也可以在荒山滩涂地段，它不会像玉米那样占用农田。可利用不同类型水资源、开拓荒山丘陵和盐碱滩涂等非耕作水土资源，具有不与传统农业争地的优势。第四，产油率极高。微藻含有很高的脂类（20%―70%）、可溶性多糖等，产油效率极高，1公顷土地的年油脂产量是玉米的552倍，大豆的213倍，油菜籽的80倍。第五，生产工艺简单。微藻光合作用效率高（倍增时间约3―5天），没有叶、茎、根，不产生无用生物量，易于被粉碎和干燥，预处理成本比较低微。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.6倍。第六，利于环境保护。藻类植物能捕获空气中的二氧化碳，有助于控制温室气体排放。微藻种植可与CO2的处理和减排相结合（占地1平方公里的养藻场可年处理5万吨CO2），而且微藻不含硫，燃烧时不排放有毒有害气体，整个产油过程非常清洁。
　　据估算，我国盐碱地面积达1.5亿亩，假如用14%的盐碱地培养种植微藻，在技术成熟的条件下，生产的柴油量可满足全国50%的用油需求。
　　三、海洋微藻能源技术的研究现状
　　大型海藻能源开发利用方面，美国能源部曾在20世纪80年代在加州沿海建立了400万平方公里的海底农场，专门种植多年生巨藻，以特殊的船只采收水下2米的海藻，一年收割3次。利用天然细菌发酵或人工发酵，进行天然气(主要是甲烷)的开发。目前，年合成天然气达220亿立方英尺，可满足5万人口家庭年需求，单位成本仅为工业开采天然气成本的1/6左右。目前我国台湾地区也在进行该技术的引进和应用工作。
　　国际上微藻产油研究始于上世纪中叶。美国从1976年起启动了微藻能源研究项目已开发出利用一种微藻替代糖来发酵生产乙醇的专利，目前还没有工业应用。美国国家能源部计划在2010年实现微藻制备生物柴油的工业化，将微藻产油的成本于2015年降至2―3美元/加仑。
　　2007年3月，以色列一家公司展示了利用海藻吸收二氧化碳转化太阳能为生物质能的技术，在离电厂烟囱几百米处的跑道池中规模培养海藻，并将其转化为燃料，每5公斤藻可产1升燃料。日本两家公司联合开发出利用微藻将二氧化碳转换成燃料乙醇的新技术，计划在2010年研制出相关设备。
　　四、我国的研究基础和发展条件
　　到目前为止，一些沿海发达国家，都不同程度地启动了海洋微藻能源技术的研究工作，但基本上都处于科研开发阶段，还没有一个国家正式推出工业化产品。因此，我国就微藻能源科研来说基本上与发达国家同步，甚至在某些方面具有一定优势。
　　我国微藻基础研究力量较强，拥有一大批淡水和海水微藻种质资源，在微藻大规模养殖方面走在世界前列，养殖的微藻种类包括螺旋藻、小球藻、盐藻、栅藻、雨生红球藻等。大连化学物理研究所等单位在产氢微藻，清华大学等单位在产油淡水微藻方面具有一定的研究基础。中科院海洋研究所获得了多株系油脂含量在30%―40%的高产能藻株，微藻产油研究取得重要进展。中国海洋大学拥有海洋藻类种质资源库，已收集600余株海洋藻类种质资源，目前保有油脂含量接近70％的微藻品种，在山东无棣县实施的裂壶藻(油脂含量50％, DHA含量40％)养殖项目正在建设一期工程。在利用滩涂能源植物，如碱篷、海滨锦葵、油葵以及地沟油制备生物柴油方面开展了一系列研究，取得了一些技术突破。黄河三角洲拥有面积广阔的滨海滩涂和盐碱地，具有发展富油微藻和滩涂能源植物的有利条件。
　　山东省科技厅于2008年3月组织了海洋微藻能源技术专家座谈研讨会，就发展海洋微藻能源的发展思路、发展方向、关键技术的自主创新等科技问题进行了深入探讨，重点针对能源微藻的生物炼制、优良藻种筛选、油脂合成的代谢调控、滩涂能源以及工业化开发等领域的技术创新，进行了研讨，提出了许多建设性意见，对加快发展海洋微藻能源的重要性和发展前景形成了共识。
　　五、发展海洋微藻能源技术的建议
　　目前，在微藻能源产业化方面, 需要集中解决的是技术问题, 譬如：优质富油藻种的培育；适于藻类液化反应系统的设计、液态产物的分离和收集、液化过程中固体和气体产物的回收和循环利用、能耗的降低等。
　　迄今为止，微藻能源开发没有成熟的技术；没有成功的生产工艺；没有可借鉴的技术标准；没有现成的工业设备。因此，是一个全新的自主创新领域。为此，提出如下几点建议。
　　1．加强对海藻能源产业的战略性认识。建议把海藻能源列为未来生物质能源产业的重要组成部分，特别是沿海地区，把海藻能源列入新能源的战略规划，从实际意义上实施中国的“微型曼哈顿计划”，大力强化海藻加工技术创新，从规划、政策层面支持海藻能源产业的发展。
　　2．加强富油海洋微藻的科学研究。建议国家有关部门立项支持中国科学院海洋研究所、青岛生物能源与过程研究所、大连化学物理研究所、清华大学、中国海洋大学等科研机构对海洋微藻的研究工作，主要包括：（1）富油藻种的筛选培育。重点加强藻种的生理生化分析、遗传突变与良种培育、微藻的分子生物学与遗传学研究。利用转基因等分子水平的生物技术培育生长快、收率高、成本低的优良工程藻种，尽快实现富油微藻藻种的大规模筛选和低成本微藻产物收集。（2）微藻产/储油机理的研究。查明微藻生油储油的机理，提高光合作用效率，推动转基因工程靶向选择等方面的研究工作。（3）微藻加工关键技术的研究。围绕微藻油脂的高效提取，进行液化、分离、产氢、热解等关键技术的研究。
　　3．加强微藻能源产业设备的研制。建议国家有关部门立项支持，依托大型海藻加工企业，开展微藻加工提油设备的研制开发。在改造原有设备的基础上，引进消化吸收某些国外先进设备和技术，研制从微藻培养、养成、收集到炼制等一系列设备，大幅度提高设备国产化率和产品性能。
　　4．建立微藻能源特色试点基地。建议国家有关部委和地方政府选择拥有较强技术和人才优势的科研院所，建立微藻能源研发基地，提升自主研发和工业化配套技术研发能力；选择有雄厚技术积累和资金实力的海藻加工企业，建立微藻能源产业化基地，增强规模化生产能力。以国家重大科技项目为纽带，促进两类基地的紧密合作，尽快为全国海洋微藻能源产业做出示范。
　　5．发展新型海藻能源产业。在技术突破和基地试点的基础上，着眼未来生物质能源产业，建立高素质的海洋微藻能源产业体系，立足自主创新、依靠产学研结合，突出技术集成，大力推动新型海洋生物能源产业的形成和发展，为破解能源危机提供一条重要途径。
　　（作者：山东省科技厅副厅长、青岛国家海洋科学研究中心主任）
责任编辑：李艳玲
网站编辑：张亮
【】 【】 【】 【】分享：全球首例！英国用基因编辑技术治好白血病(图)
　　多亏注入基因编辑过的细胞，蕾拉身上的癌细胞已完全消除。
　　图为蕾拉一家的合照。
　　原标题：全球首例！“基因编辑”治好白血病
　　基因编辑技术造就了世界首例婴儿白血病治疗奇迹。据英媒11月5日报道，英国伦敦一名患白血病的1岁大女婴生命进入最后几个月倒数。面对传统疗法失效，医生尝试将基因编辑过的血液细胞注入她体内，成功消灭癌魔，开创全球首例。
　　尝试没用过的治疗方法
　　去年6月份，蕾拉·理查德兹诞生于伦敦北部。活泼可爱的女儿给其父母阿什利·理查德兹和丽萨·福利带来了莫大的幸福。然而，三个月后蕾拉开始患病，医生通过血液检测将其确诊为急性淋巴细胞白血病患者。对婴儿来说这种疾病相当难治疗。疾病确诊后，化疗及骨髓移植对蕾拉均不奏效，医生无计可施，建议理查德兹为爱女安排善终服务。
　　虽然如此，蕾拉的父母仍不放弃。蕾拉的妈妈说，“我们不接受停止治疗，所以我们同意医生采取任何可以拯救女儿的治疗方法，哪怕是从来没有采用过的方法，我们也愿意尝试。”
　　在蕾拉父母的支持下，大奥蒙德街医院采用德国生物技术公司Cellectis开创的细胞方法治疗蕾拉。这种方法非常新颖，其核心是将抗癌基因插入健康的捐赠者血液细胞中，在此之前仅在老鼠身上做过测试。
　　注入5000万个基因编辑过的细胞
　　今年6月份医生将1ml编辑过的健康细胞注入到蕾拉体内。蕾拉的父亲说，“对于此次治疗，蕾拉并没注意到发生了什么，她仍在床上跳跃着。接受一个从未在人类身上使用过的治疗方法听起来有点吓人，即使有风险，只要有一线希望我们也毫不犹豫地尝试。”
　　如今，多亏了注入的5000万个基因工程编辑过的细胞，使得蕾拉体内的癌细胞被捕杀且病情开始消退。在治疗初期还看不到明显的效果，但几周后蕾拉开始出现复苏的迹象，医生紧跟着对蕾拉进行了骨髓移植以确保根除疾病，如今检测结果发现蕾拉身上的癌细胞已完全消除。综合王裳
　　我们使用这种方法治疗了一个很坚强的小女孩，这种方法是否适合所有孩子还需谨慎。但这对新生物工程技术来说具有里程碑意义，对孩子的影响也是惊人的。如果这种方法具有可重复性，那么将是白血病治疗的一个巨大进步，同时也有助于开创囊性纤维化和其他遗传疾病治疗的新方法。
　　——蕾拉的主治医生瓦萨姆·卡西姆教授
　　治疗细节
　　修改捐赠细胞使其抗癌
　　蕾拉的生命获救得益于基因工程修改过的血液细胞。捐赠的血液细胞来自美国，科学家总共对其进行了三次修改。
　　科学家们首先在捐赠的血液细胞中添加抗白血病基因，这些基因可编码靶向并杀死癌细胞的蛋白质，其次科学家使用TALENs技术关闭两个基因，关闭第一个基因是为了确保捐赠的细胞不被蕾拉的身体排斥，关闭第二个基因是为了确保捐赠细胞不被治疗药物杀死。
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