據New Atlas報道，科學家們對自然界的光合作用過程進行了改進，不僅能更有效地種植植物，而且能在黑暗中進行。這可以將農業擴展到沒有足夠陽光的地區，甚至可以幫助養活未來的太空探險家。
光合作用通常是指綠色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。這個過程已經幫助植物–以及延伸到地球上的生命–繁榮了數十億年，但這並不意味着它特別有效。事實上，只有大約3%到6%的陽光能量最終進入植物體內。
科學家們長期以來一直在研究人工光合作用，其效率已經比自然過程高得多。所謂的人造樹葉可以作為一種環保的方式來製造一系列產品，包括氫燃料、合成氣、甲醇、塑料替代品，甚至藥物分子。
在這種情況下，產生的產品是醋酸，是醋的主要成分。然後，這被餵給植物作為碳源，基本上繞過了自然光合作用。該團隊在一系列作物植物和食品生產微生物上測試了這項技術，包括酵母、綠藻、真菌菌絲體、豇豆、番茄、煙草、水稻、油菜和綠豌豆。
科學家們表明，這些生物都可以在完全黑暗的環境中在醋酸纖維介質中生長，在某些情況下甚至比在陽光下更有效。例如，藻類的生長效率提高了四倍，而酵母的產量則提高了驚人的18倍。
“我們發現廣泛的作物可以利用我們提供的醋酸，並將其構建成生物體生長和茁壯成長所需的主要分子構件，”該研究的共同第一作者Marcus Harland-Dunaway說。“通過我們目前正在研究的一些育種和工程，我們也許能夠用乙酸鹽作為額外的能量來源來種植作物，以提高作物產量。”
通過將農業與對陽光直射的需求脫鉤，該技術可以使糧食在條件不太理想的地區種植，使用更少的土地。農作物可以在城市中種植，甚至在太空或其他星球上種植，這個角度使該項目在美國宇航局的深空食物挑戰第一階段中獲勝。
該研究的通訊作者Robert Jinkerson說：“使用人工光合作用的方法來生產食物可能是我們如何養活人的一個範式轉變。通過提高糧食生產的效率，需要更少的土地，減少農業對環境的影響。而對於非傳統環境中的農業，如外太空，提高能源效率可以幫助以更少的投入養活更多的宇航員。”
這項研究發表在《自然-食品》雜誌上。