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藍(lán)藻的作用用途

藍(lán)藻是最早的光合放氧生物，對(duì)地球表面從無氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。有不少藍(lán)藻（如魚腥藻）可以直接固定大氣中的氮（原因：含有固氮酶，可直接進(jìn)行生物固氮），以提高土壤肥力，使作物增產(chǎn)。還有的藍(lán)藻為人們的食品，如著名的發(fā)菜和普通念珠藻（地木耳）、螺旋藻等。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國加州大學(xué)戴維斯分校的化學(xué)家通過基因工程對(duì)藍(lán)藻進(jìn)行了改造，使其能生產(chǎn)出丁二醇，這是一種用于制造燃料和塑料的前化學(xué)品，也是生產(chǎn)生物化工原料以替代化石燃料的第一步。相關(guān)論文發(fā)表在2013年1月7日的美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
論文領(lǐng)導(dǎo)作者、加州大學(xué)戴維斯分?；瘜W(xué)副教授渥美翔太（音譯）說：“大部分化學(xué)原材料都是來自石油和天然氣，我們需要其他資源?！泵绹茉床恳呀?jīng)定下目標(biāo)，到2025年要有1/4的工業(yè)化學(xué)品由生物過程產(chǎn)生。
生物反應(yīng)都會(huì)形成碳—碳鍵，以二氧化碳為原料，利用陽光供給能量來反應(yīng)，這就是光合作用。藍(lán)藻以這種方式在地球上已經(jīng)生存了30多億年。用藍(lán)藻來生產(chǎn)化學(xué)品有很多好處，比如不與人類爭奪糧食，克服了用玉米生產(chǎn)乙醇的缺點(diǎn)。但要用藍(lán)藻作為化學(xué)原料也面臨一個(gè)難題，就是產(chǎn)量太低不易轉(zhuǎn)化。
研究小組利用網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)了幾種酶，恰好能執(zhí)行他們正在尋找的化學(xué)反應(yīng)。他們將能合成這些酶的DNA（脫氧核糖核酸）引入了藍(lán)藻細(xì)胞，隨后逐步地構(gòu)建出了一條“三步驟”的反應(yīng)路徑，能使藍(lán)藻將二氧化碳轉(zhuǎn)化為2,3丁二醇，這是一種用于制造涂料、溶劑、塑料和燃料的化學(xué)品。
渥美翔太說，由于這些酶在不同生物體內(nèi)可能有不同的工作方式。在實(shí)驗(yàn)測試之前，無法預(yù)測化學(xué)路徑的運(yùn)行情況。經(jīng)過3個(gè)星期的生長后，每升這種藍(lán)藻的培養(yǎng)介質(zhì)能產(chǎn)出2.4克2,3丁二醇——這是迄今將藍(lán)藻用于化學(xué)生產(chǎn)所達(dá)到的最高產(chǎn)量，對(duì)商業(yè)開發(fā)而言也很有潛力。
渥美翔太的實(shí)驗(yàn)室正在與日本化學(xué)制造商旭化成公司合作，希望能繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，并對(duì)其他產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)探索該技術(shù)的放大途徑。
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