釩固氮酶

美國科學家表示，一種存在於大豆根部的固氮細菌所產生的酶可能有望成為實現以空氣為動力的新型汽車夢想的關鍵。這種酶名為釩固氮酶(Vanadium nitrogenase)，還可以將常見工業副產品一氧化碳(CO)轉化為丙烷。

丙烷是一種點燃后形成藍色火焰的氣體，全美火爐排放的氣體都含有丙烷。科學家警告說，這項研究尚處於早期階段，不過他們同時表示，該研究最終可能會帶來全新、環保的燃料生產方式，最終從稀薄的空氣提取汽油。參與實施這項研究的美國加州大學歐文分校科學家馬庫斯-里貝(Markus Ribbe)說：“這種微生物是一種非常常見的土壤細菌，我們對其已有深入了解，並且實施了長期的研究。”

研究結果刊登在最新一期的《科學》雜誌上。里貝補充說：“雖然我們仍在研究釩固氮酶，但我們知道這種酶具有不同尋常的特性。”科學家研究的那種微生物名叫棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)，是一種對環境很重要的細菌，它通常存在於像大豆等固氮植物根部周圍的土壤中。

農場主之所以對含有棕色固氮菌的植物情有獨鍾，是因為這種細菌可充分利用多種酶，將大氣中毫無用途的氮氣變成重要的氨和其他化合物。接下來，其他植物吸收這些化合物，利用它們生長。里貝在研究中與合作者將一種氮——釩固氮酶——隔離出來，用以將氮變成氨。接著，他們從釩固氮酶中分離出氮和氧，並用一氧化碳填補剩餘空間。

沒有了氮和氧，釩固氮酶開始將一氧化碳變成兩到三個原子長的短碳鏈。一個三碳鏈通常被稱為丙烷，這是一種點燃后形成藍色火焰的氣體，全美的火爐都在使用。加利福尼亞理工學院的科學家喬納斯-彼得斯說，從科學上講，釩固氮酶的新功能是一項“意義深遠的發現”。

里貝說：“很顯然，如果我們可以製造出更長的碳碳鏈，這項發現最終會令我們開發出合成液態燃料。”新酶只能形成兩到三個碳鏈，而不是構成液態汽油的更長鏈。不過，里貝認為他可以對釩固氮酶做出改動，令其可以生成汽油。如果這項技術得到進一步完善，最終或能令汽車以自身排放的尾氣當作部分燃料。而經過更長時間的研究，汽車甚至還能從空氣中“吸收”二氧化碳供其運行的燃料，而目前已經擁有將二氧化碳變為一氧化碳的技術。

里貝和彼得斯均表示，在近期內還不能做到這一步。里貝說：“提取釩固氮酶的難度非常大。”由於其在農業方面的重要性，科學家很早以前就對這種酶有了了解。他們甚至在20多年前就隔離出釩固氮酶的基因，為遺傳工程師和合成生物學家深入了解這種酶創造了條件。不過，大量提取、生長和儲存釩固氮酶的技術直到近幾年才開發出來，也令這項最新研究成為可能。在開發出以空氣和細菌為燃料的汽車以前，科學家還必須實施進一步研究。