中研院团队发现增加生物固碳新法 维护自然界碳平衡

中研院院长廖俊智与院士蔡明道组成团队，发现一种增加海中蓝绿菌光合作用的新方法，使蓝绿菌吸收二氧化碳（称为固碳）的速率增加约6成，为自然界的碳平衡研究开启新契机。(中研院提供／李侑珊台北传真)

工业革命以来，人类使用化石燃料每年排出约360亿公吨二氧化碳，严重破坏自然界碳平衡。中央研究院院长廖俊智与院士蔡明道组成团队，发现一种增加海中蓝绿菌光合作用的新方法，使蓝绿菌吸收二氧化碳（称为固碳）的速率增加约6成，为自然界的碳平衡研究开启新契机。研究成果已于6月发表在国际期刊《自然代谢》（Nature Metabolism）。

植物及蓝绿菌控制固碳作用的机制虽已广被探究，但在蓝绿菌中却有一种酵素「磷酸乙酮酶」（phosphoketolase），生理功能仍是未解之谜。

研究团队首先发现，此生物分子是蓝绿菌固碳循环中的煞车装置之一，在快速变化的光影环境中，能随着细胞内能量（ATP）高低，在几秒内以代谢调控方式阻断固碳反应，避免对细胞做无益的固碳反应，减少能量消耗。而若将此煞车分子移除，蓝绿菌的固碳速率，竟可增加6成。

廖俊智解释，对蓝绿菌而言，或许是无谓固碳，对细胞本身运作循环影响不大，但对整个地球而言，却是可帮助碳平衡的契机。

研究团队还意外发现，蓝绿菌可将增加的二氧化碳吸收量转化成蔗糖并排出胞外，这项发现将来可做为发展快速生产蔗糖技术的基础。

为了解此作用机制，研究团队以冷冻电子显微镜分解煞车分子的结构，并找出其如何以胞内能量（ATP）调控其煞车力道的机制。因煞车是借着ATP从酵素解离，可以在几十毫秒发生。

蔡明道表示，原本以为此分子是利用已知的ATP结合位点进行调控，没想到竟然发现一个全新的结合方式，此新结合域在自然界多种生物中存在，可见其重要性。

廖俊智指出，此项成果为目标导向与好奇导向研究的相互激荡，也缩短了基础研究与实际应用的距离，更为解决碳平衡问题提供新契机。

中研院说明，该论文共同第一作者为院内生物化学研究所博士后研究员吕冠箴及张琼文，研究经费由院方支持。