9月8日晚8点，国科大科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ第36讲在玉泉路校区阶一（4）教室开讲。本次讲座的主讲人是1988年诺贝尔化学奖得主、中科院外籍院士、德国马普生物物理所所长Hartmut Michel院士，他为同学们带来了题为“The nonsense of biofuels(谈生物燃料之荒谬)”的讲座。
本次讲座全程用英语进行。米歇尔院士先从一张动物细胞的示意图谈起，向同学们简单介绍了细胞质中的活性蛋白。之所以关注细胞质中的活性蛋白，是因为目前市场上的上市生物药物有八成来自细胞质活性蛋白的合成。
紧接着，院士另一方面向同学们展示了近百年的气温变化、大气二氧化碳含量变化及其关系，具体说明了全球变暖的现实。而全球变暖从根本上来说，与工业革命以来化石燃料的大量燃烧有直接关系。大量研究表明，气温升高是由“温室气体”的增多导致的。而气温的升高又使得降解有机物的厌氧细菌生命活动更加活跃，正如开头所说，细胞质中的酶会促使更多温室气体产生。这无疑构成了恶性循环。人类该如何面对这一挑战呢？
追本溯源，人类社会目前依赖的化石燃料根本上来自千万年前的远古植物光合作用所固定的能量。由此，院士向同学们设问，我们是否可以利用光合作用并提高其效率进而生产生物燃料，以应对能源和气候的危机呢？
想要解决这个问题，就必须研究清楚光合作用的基本机理。米歇尔先生向同学们详细讲述了光合作用的流程，尤其是最关键的光激发电子一步。在光合作用的核心部分发生的反应，事实上基于同一结构，无论是在被子植物还是蕨类植物或苔藓中，也就是说，光合作用这一能力只在进化过程中获得了一次。这一关键的突破性进化为何如此仍是进化生物学领域尚未完全描述清楚的问题。而这核心部分的反应之所以发生，便是因为其结构的特殊性。院士进而便深入介绍了这“光合作用反应中心的三维空间结构”，他正是凭借此工作获得1988年诺贝尔化学奖的。事实上，植物中大量含有的Rubisco酶是限制光合作用的关键。
生物进化并未完成，基于这样的结构，在最优的情况下，光合作用的理论最高效率只能达到4.5%左右。那么利用光合作用生产生物燃料的效率如何呢？有趣的是，在德国，一些农场主在生产牛奶过程中凭发酵热能转化的电能所得的收入甚至能超过酸奶本身的价值。尽管如此，植物生物物质中最终存储太阳能的比率，即使是在效率很高的甘蔗中，也不过0.2%。在这样的比率下计算，需要用整个德国的所有土地种植原料植物来制造生物燃料，才能满足德国的能源需求。显然这样的方案是荒谬的。可是，在东南亚和南美洲，大量的热带雨林被棕榈林所取代，只为种植棕榈以活得棕榈油。院士呼吁，为保护热带雨林，政府应该禁止从这些发展中国家进口棕榈油一类的产品并引导这些国家改变生产方式。
米歇尔院士坦诚地讲，利用生物燃料来供给人类的未来，不仅效率低而且消耗大量的土地资源，事实上是个“荒谬”的选择。相比之下，依靠结构生物学研究提高植物光转化效率、利用产物进行发酵热发电或开发新材料研发光伏电池是未来更好的选择。
大师的广阔视野另同学们深深佩服，他所专长的领域虽是生物分子结构研究，却对全球气候问题、能源产业的完整分析有着独到的见解。他甚至还向我们预言了未来的全球光伏发电网及电动汽车的广阔前景，并总结说“The future has to be electric”！
在提问环节米歇尔院士分别回答了三位提问同学在结构生物学研究思路、生物伦理学和能源及碳排放方面的问题。讲座结束后，米歇尔院士还留下来和同学们继续面对面讨论并合影。同学们收获极大，用1508班邓赟同学的话来说：“我的很多观点完全被改变了！”。
（文/阚成章 图/张帜、阚成章 来源/国科大记者团）
【主讲人简介】：
哈特穆特·米歇尔博士于1948年出生于德国的路德维希堡市。在1977年，他由于有关嗜盐杆菌独特的光能量转导系统的工作在伍兹堡大学获得其博士学位。1979年，他已经开始从事试图使膜蛋白结晶的研究。同年，他转到靠近慕尼黑的马丁斯瑞德的马普学会生物化学研究所，与迪特尔·奥斯蒂希特一起从事研究工作。他在紫色光合细菌的光合反应中心的结晶研究方面获得成功。他与位于马丁斯瑞德 Huber系的乔安·戴森霍费尔共同努力，证明光合反应中心的结构经过可以通过伦琴射线结晶学来测定。
他是德国国家科学院的院士。美国国家科学院院士和中国科学院的外籍院士。他还担任如德国科学委员会等一些机构的顾问。从1987年起，米歇尔院士在德国马普学会从事研究工作。他因在“光合作用反应中心的三维空间结构”研究方面所取得的开创性成果,与罗伯特·胡伯尔、乔安·戴森霍费尔共同分享了1988 年诺贝尔化学奖。米歇尔院士在40岁时就获得诺贝尔奖，是最年轻的诺贝尔奖获得者之一。
【延伸阅读】：
“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生与教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为高鸿钧院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。
Hartmut Michel院士精彩报告
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