近几十年来，我们已经了解了绿色植物是怎样摄取阳光，并怎样将这能量转变成化学物质贮存起来的。这种化学物质的主要形式是木材、棉花、糖等许多作物的碳水化合物。近百年来，我们所使用的燃料（煤、石油、天然气），其本质都是远古时代的绿色植物所吸取的太阳能。这些植物不断生息和死亡，它们的残体集压起来，由纤维素变成今天我们使用的各种矿物。光合作用能变成什么矿物，要取决于它们所藏身“斗宝”的地质结构。为了把凝聚了太阳能的原始产物变成适于我们使用的矿物，需要亿万年的时间。每年以碳水化合物的形式贮存起来的太阳能，约占全年太阳能（指由地球吸收的）的百分之一，而其中仅有百分之一不到的能量转变成煤、石油和天然气。由此可见，由太阳能转变成这些矿物燃料的效率还不到万分之一。

取之不尽的资源

如果我们能找到一条把太阳能作为能量和物质的来源来利用的直接途径，那我们就能以此来取代那些迟早会耗尽的矿物燃料。太阳能是一种极其重要的资源。首先，我们应该看到，十天中太阳照射在地球表面的能量，相当于所有矿物燃料的已知贮存量；其次，如果能量转化的效率是百分之十，那满足一个人在今天对能量中等程度的需要，则只要在北纬四十度和南纬四十度之间三平方码的面积就行了（1码=91公分），而在这个纬度地区的居民，则占地球上人口的百分之八十，同时他们对能量的需求量也最大；最后，只要在三百三十平方英里的地区（1英里=1.6公里）收集太阳能，就能满足人类今天对能量的需求。

目前，吸取太阳能的过程有两种——热量吸取和光子吸取。第一种吸取方法是由光能变成热能。在光子转化（太阳能）还有待进一步研究之前，最常用的太阳能转换器的作用就是以第一种方法为基础的。但使用光子转化方法却能最大限度地利用太阳能的可见光。在光合作用中，绿色植物正是摄取了光线中的光子，并在其参与下产生了食物和其它物质——例如燃料（木材）。能量光子转换的光化学方法目前还不太清楚，这方面还需要进行广泛和深入的研究。

在绿色植物中，光子转化的实现是借助于一种称为叶绿体的微小结构。叶绿体由大量片层构成。光子转化是在叶绿体的薄层片上实现的。可以设想，在薄膜壁的里层释放出氧气，而在其外层还原二氧化碳。那么在叶绿体的片层中，太阳光子是怎样工作的呢？据估计，在光合作用电子传递的复杂体系中，有两个光子参加，第二个光子传给电子足够大的能量，使它还原二氧化碳，而余下来的正电荷促使释放出氧分子。

大多数的植物都是用阳光、水分和二氧化碳来合成碳水化合物——由碳、氢、氧组成的糖，而不是仅仅由碳和氢组成的碳氢化合物（石油、天然气），或者仅仅是碳（煤）。其中能最有效地制造碳水化合物的植物之一是甘蔗。在许多国家，尤其在巴西，都设法从生成碳水化合物的植物中提取燃料。他们通过提取糖，再把糖转制成能作燃料的酒精来达到此目的。有些植物光合作用进行到第二阶段，产生碳氢化合物，最好的例子就是三叶橡胶树。如果将其树皮割开，那流出来的浆液就是乳浊液。在这种乳浊液中，碳氢化合物占三分之一，还有三分之二是水。橡胶树的碳氢化合物和石油的碳氢化合物之间的基本差异是，由碳原子和氢原子组成的分子长度不相同。橡胶的碳氢化合物分子长度要长得多，这就使橡胶具有自己相应的一些特性。

复制活细胞

足足有几千种植物能制造由碳氢化合物组成的乳浊液，但是这些乳浊液从来没有被用来作为能源。橡胶植物中有一种“创纪录”的高产品种，名叫Euphorbia（一种大戟属植物）。这是一种非洲古老灌木，生长在沙漠地带。我在加利福尼亚洲的私人畜牧场里找到了一种一年生植物的变种，叫做陆龟。这种植物就和橡胶树一样，也会生成碳氢化合物占三分之一的乳浊液。我认为，这种乳浊液也许能用作石油的代用品。

现在我们有一块陆龟的试验田，以供试验和收集种子。我们准备收集足够在一至二年后种植一百英亩（1英亩=0.4公顷）的种子。到那时，将有足够的陆龟种子，使我们能作出关于碳氢化合物的产量和以碳氢化合物为主生产出来的燃料价值的可靠结论。如果单是挖掘和种植这种野生植物，粗略的估计是每巴哩植物石油值二十美元。在马来西亚的橡胶种植园里，增加橡胶树的乳浊液产量的前景非常可观。原来每英亩的产量是二百磅（1磅=454克）乳浊液，今后在有些试验田里的产量将达到四千，甚至八千磅。

在伯克利，我们致力制成一种合成膜，这种膜能使绿色植物实现某些光合反应。我们要制造出这种能工作一段时间的合成膜的原因之一是，天然的植物膜会衰老而失去其作用。我们期望能建立人工光合作用系统来生产氢、碳氢化合物和其它“能量”物质，而不是用天然膜来取得碳水化合物、蛋白质、脂肪和核酸。这种人工膜将依靠太阳光来分解水，制取适于贮存并能作燃料使用的氢。我们设计的人工膜，要使氧气和氢气分别从两端释放出来，这样就能分别取得产品。但是我们还没有弄清产生正电荷和负电荷的分子本质，在这双极电荷中，其中一个应该呈现氧离子，另一个是植应的氢离子。制造这种能产生制造燃料还原体的高效人工光合作用膜，具有诱人的前景。预计在二十五年内，带有人工膜的光化学单个组织的效率，将能满足商业上的需求。这样就能使经久不息照射在地球上的太阳能以适当的还原形式贮存起来，并在必要时用在需要的地方。

〔译自Зα рубежом1979年24期〕