光合作用直接或间接为地球上几乎所有生物提供能量。 所有绿色植物，藻类和微生物都采用相同的机制在阳光的影响下从水和二氧化碳中产生葡萄糖。 但是，光合作用的效率很低：在葡萄糖和其他光合作用的产品中，通常会存储入射光能量的1-2％。
部分由于光合作用出现于二十亿年前，当时地球大气中没有氧气，因此光合作用无效。 因此，固定二氧化碳时，一种关键的酶（名为RuBisCO）在大约四分之一的情况下会犯错，并且该反应会代替氧气而与氧气发生反应。 此过程称为光呼吸，将光合作用效率和农作物生产力降低近一半。
有几种克服光呼吸的方法。 您可以从大气中除去氧气，然后用二氧化碳代替，这是人类通过燃烧化石燃料所做的。 但是，这个过程（温和地说）会导致许多副作用，并且不能完全解决光呼吸问题。 另一种解决方案是使用能够在光合细胞内部产生富碳气氛的植物，从而提高其有效性。 这主要是玉米和甘蔗。 但是，该方法不能扩展到其他农作物。
最后，您可以尝试在光合作用的最重要阶段进行植物的基因改造。 从理论上讲，可以使植物生产出不会与氧气反应的改良版RuBisCO。 有可能，但是我们还不知道这个改进的版本应该是什么：我们对酶的作用的了解仍然不足以设计其改进的版本。 现在，使用AI来解决此
问题的工作正在进行很多，但目前尚不清楚它需要多长时间。
该文章的作者之一用液氮冷冻实验植物以进行化学分析。但是还有另一种方式。 在伊利诺伊大学的
一组科学家的最新
出版物中 ，他们展示了如何通过将其光合细菌中的新基因引入植物中来降低消除光呼吸作用的能源成本。 同时，这些植物中的主要生化途径发生了变化。 到目前为止，效率已提高了约13％，但这仅仅是个开始。 这种方法可以在任何植物上起作用，并引发农业的新革命。