大陸西北工業大學生態與環境保護研究中心的合成生物學實驗室，最近研究出可以向細胞外分泌蔗糖的藍藻。以此為核心打造的藍藻人造葉片系統，可以構建類似地球的生態環境，為解決人類探索太空時的生存難題，提供一條嶄新的思路。
合成生物學實驗室王文教授表示，目前實驗室已初步建立了完備、成熟的各種藍藻培養體系，並成功實現了藍藻的外源DNA轉化技術，建立的藍藻基因編輯體系為構建藍藻人造葉片提供有力技術支援。「可以利用藍藻這兩大特點，在太空極端環境下，把二氧化碳和水還原成人類必需的碳水化合物和氧氣。」
藍藻產氧及碳水化合物
他表示，通過對藍藻進行基因編輯，已經成功獲得可將細胞生產的蔗糖自動排到細胞外的藍藻。實驗發現，隨著藍藻的持續培養，野生型藍藻基本沒有變化，而實驗組藍藻卻持續地向細胞外產出蔗糖，細胞外培養溶液裡蔗糖濃度累計能達到1.1G/L以上。也就是說，每升培養溶液可以產生1.1克蔗糖，而且這個生產過程是持續不斷的，已達到目前國際上同類工作的最高水準，而且這一特性有望進一步改造完善，大幅度提高產量。
利用這樣的特性，科學家們進一步鎖定了研究的新方向：設計藍藻人造葉片──一種以培養藍藻為核心、類似太陽能板的裝置。在太空中，這種裝置保護藍藻不受太空輻射，以及極限溫度、極度乾燥等太空環境的傷害，同時還可以有效利用太空中的光照和裝置裡不斷迴圈的含二氧化碳的液體，給藍藻一個適宜生長繁衍的培養環境。
改造過的藍藻，將不斷分泌蔗糖等碳水化合物以及氧氣，隨著迴圈水流，這些能量物質和氧氣被排到裝置外收集起來，成為人類需要的食物等能源物質。
將建廢物處理循環系統
經過億萬年進化，地球才形成適宜人類生存的環境。要模仿構建類似地球、如此複雜的自然界生態系統，在小尺度上是難以保持長時間自主迴圈運行的，但如果把藍藻大幅度改造，做成人造葉片，可操作性比構建一個生態系統要容易得多。
「有了碳水化合物，就可以改造別的工程菌，生產出氨基酸、維生素、能源、藥物、各種化工材料等」。王文進一步表示，以人造葉片為核心，並且同時建立一個廢物處理循環系統，使廢水、廢氣經過藍藻處理，變成可再利用的生活用水和新鮮空氣，形成一個完全自產自足的太空生存系統。
將火星土壤改造成農地
「如果將來藍藻的產糖量可以進一步提高，人類在太空旅行只需要背著一個背包大小的裝置，就可以維持氧氣和食物供應。」隨著藍藻人造葉片系統研製日趨成熟，實驗室的蒿飛博士對未來充滿期待。
他表示，將來還可以在火星表面建立大量的藍藻人造葉片裝置，改造星球表面的大氣層。同時，利用藍藻的微生物特性，對火星表面的土壤進行改造，再結合人造葉片裝置，在星球表面開發出一片能種植農作物的生產基地，最終將火星改造成適宜人類生存的星球。
（記者／李鋅銅）
小靈通 藍藻
是目前地球上唯一已知、能產生氧氣的光合自養型微生物，也是地球上最原始的微生物之一。藍藻具有比植物更加高效的光合作用，是地球上綠色光合植物的祖先，地球富含的氧氣主要是藍藻的貢獻。同時，藍藻具有極強的生命力，目前，人類已在深海溫泉和部分沙漠內部的岩石中，發現有藍藻的生長。（李鋅銅）