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我国首次实现二氧化碳人工合成淀粉！是不是以后用空气就能做饭了？

2021-09-27 15:55

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

以二氧化碳为原料，不依赖植物的光合作用，直接人工合成淀粉。

这听起来像是科幻片剧情一样的设定，竟然在我国真实地发生了！

北京时间9月24日凌晨，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队的科研成果发表于国际权威学术期刊《科学》，首次实现了利用二氧化碳人工合成淀粉，取得了国际意义上的突破性进展。

这项人工合成淀粉技术，有何意义？

淀粉是粮食最主要的成分，通常由农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产。自然界的淀粉合成与积累，涉及60余步代谢反应以及复杂的生理调控。

人工合成淀粉一直是科技领域的一个重大课题，此前，曾有多国科学家积极探索，但一直未取得实质性重要突破。

对于我国科学家的此次成果，德国科学院院士曼弗雷德･雷兹、美国工程院院士延斯⋅尼尔森等国际知名专家均给予高度评价，认为这一重大突破将该领域研究向前推进了一大步。

我们都知道，农作物的种植通常需要较长周期，需要使用大量土地、淡水等资源以及肥料、农药等农业生产资料。

粮食危机、气候变化已成为人类面临的重大挑战。因此，不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳合成淀粉，将是影响世界的重大颠覆性技术。

业内专家称，如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性，将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，推动形成可持续的生物基社会，提高人类粮食安全水平。

同时，最新研究成果实现在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的化学-生物法联合的人工淀粉合成途径(ASAP)，为推进“碳达峰”和“碳中和”目标实现的技术路线提供了一种新思路。

这项神奇技术，到底是怎么实现的？

中科院天津工业生物技术研究所自2015年起聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用，开展需求导向科技攻关，集聚所内外创新资源，并组建了一支当初平均年龄30周岁的优秀青年科学家团队，持续6年深耕人工合成淀粉项目研发。

研究员在实验室展示人工合成淀粉样品

图片来源：中科院科技摄影联盟

这些研究者最关键的工作，在于设计了一条全新的人工合成路线。它只需要11步核心生化反应，就可以完成从二氧化碳到淀粉的转化。

这听起来似乎轻松，但整个现实完成过程却经常出现许多不可预料的问题，导致实验失败。

为了解决这些问题，研究者们反复进行调试和优化。经过研究者的努力，最终版本的产率比1.0版本提升了将近一百倍，同时，它合成淀粉的速率也达到了玉米合成淀粉速率的约8.5倍。理论上说，1立方米的生物反应器每年可以生产相当于五亩玉米地年产量的淀粉。

马延和介绍研究成果

图片来源：新华社

那么，现在可以用空气造粮食了吗？

看到人工合成淀粉的消息，很多网友都表示：既然能把二氧化碳直接变成淀粉，四舍五入是不是能把空气直接变出晚饭了？

这么说还为时尚早。中科院副院长周琪表示，成果目前尚处于实验室阶段，离实际应用还有距离，后续需尽快实现从“0到1”概念突破到“1到10”的转换。

据了解，经科技部批准，天津工业生物所正在牵头建设国家合成生物技术创新中心。科研团队的下一步目标，一方面是继续攻克淀粉合成人工生物系统的设计、调控等底层科学难题，另一方面要推动成果走向产业应用，未来让人工合成淀粉的经济可行性接近农业种植。

虽然这项研究确实为实现高效的工业化淀粉生产提供了可能性，但是，作为实验室产出的初步成果，还需要科学家们持续的优化和推动，才能让这项技术走出实验室，投入实际应用。

让我们默默期待科学家们的伟大成果吧！

本期内容到这里就结束啦

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资料来源：中国新闻网、果壳、半月谈、新华视点

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