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是的，以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，直接人工合成淀粉——看似科幻的一幕，真实地发生在实验室里。我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表。
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余步生化反应以及复杂的生理调控。人工合成淀粉是科技领域一个重大课题。此前，多国科学家积极探索，但一直未取得实质性重要突破。
中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和带领团队，采用一种类似“搭积木”的方式，从头设计、构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。
实验室初步测试显示，人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。在充足能量供给的条件下，按照目前技术参数，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。
国际知名专家给予高度评价
对于此次成果，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。
中科院副院长周琪说，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。
以上内容参考中国科学院-我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术
星际移民标配—人造淀粉、人造蛋白质
2021年真是神奇的一年
不仅有航天工程的重大突破
就连“无中生有”的报道也非常多
不久前的新闻报道显示
我国科学家已经能够
利用二氧化碳人工合成淀粉
大规模应用一氧化碳合成蛋白质了
人工合成淀粉是通过化学催化剂
将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下
还原成碳一化合物
再通过设计构建碳一聚合新酶
将碳一化合物聚合成碳三化合物
如此这般一步步合成直链和支链淀粉
人工合成蛋白质
则是以一氧化碳、二氧化碳、氨水等原料
将无机氮和碳转化为有机的氮和碳
哇哦，真的太神奇了
我们知道淀粉属于碳水化合物的一种
是为我们人类提供能量的营养物质
蛋白质则是由氨基酸组成
它是构成人体结构、免疫、激素等
不可或缺的一种重要营养物质
这两种物质
在我们的生存当中必不可少
这就让小二君不由得多想了想
在浩瀚的宇宙当中
空间距离是极其恐怖的
拿离我们比较近的火星来讲
地球与火星最近距离5500万公里
最远距离有4亿公里远
这么远的距离
我国“天问一号”火星探测器
经过295天长途跋涉
才在火星表面实现软着陆
如果以后要派航天员去探索火星
在航天技术没有突破的情况下
差不多也得飞行一年左右才到火星
这么长时间需要带多少物资
仅是航天员所需要的食物
就是非常庞大的质量
这还会是火星的距离
如果去往木星、土星
其他毗邻的恒星
数光年的距离
说个悲观的话
可能需要会付出几代人的时间
才能航行到达
当如今有了这些“无中生有”技术
可以通过航天员排出的二氧化碳
生产生命所需的淀粉、蛋白质等食物
自然会节省下大量的空间
可以携带更多的探测设备及相关机械
相信随着科学技术的进步
“无中生有”生产淀粉、蛋白质等食物
会走进寻常百姓家
在未来航天应用上发挥更大的作用
【参考资料】
[1]孙自法.重大突破!我国科学家首次实现人工合成淀粉[J].中国食品，2021(20):158.
[2]瞿剑.全球首次实现规模化一氧化碳合成蛋白质[N].科技日报，2021-11-01(002).
[3]黄传会.火星，中国来了[N].文艺报，2021-11-22(001).
中国科研团队成功研发出人工合成淀粉，获得技术造物新突破。不需要种植粮食，只需要用二氧化碳，就能够凭“空”造淀粉！
这一伟大壮举实验成功，着实让人震惊，他们是如何做到的？是不是意味着种地即将成为“过去式”呢？
众所周知，我国是一个人口大国，十几亿人口每天都要消耗一大笔粮食。几十年前，我们还在为果腹而发愁，直到袁老研发出杂交水稻，才真正带领着中国人吃饱饭。
虽然现在的我们已经不再为吃饭而发愁，但不得不承认的是如今的世界依旧在为粮食短缺、能量资源、气候变化等等而担忧。
老祖宗告诉我们要居安思危，事实上我们的确也是这样做的。尽管已经到了不缺吃喝，走进了科技时代，但前进的脚步从未停止过。科学家们致力于研发更高产的粮食，也在力求将农业迈进科技化，解放人们的双手。
而人工合成淀粉的这一念头，源发于高铁列车之上。
2015年的一天，天津工业生物所所长马延和在出差返回的高铁上脑海中突然冒出一个天马行空的想法。地球上的二氧化碳这么多，植物依靠光合作用吸收二氧化碳合成有机物，是否能够做到跳跃植物复杂的生长过程，直接获得淀粉呢？
淀粉是葡萄糖聚合物，许多性质跟葡萄糖极为相似，也是食物之中的重要营养组成成分，100克食物之中有351千卡能量。
如果能够跳过种植植物，然后从植物之中提取淀粉这一过程，能够直接通过科技的手段来人工合成，或许将为粮食危机解决一大难题。
这个想法听起来似乎像是天方夜谭，根本不可能会实现，就像是科幻小说之中的电影情节一般。可这在马延和眼中却是一个可执行的方案。
这个想法在脑海中成型之后，回到生物所他便正式开启这一项目。
这个项目提出时，大家既觉得兴奋同时也有些担忧，毕竟从理论上虽说是有可实行性，但以前从未有过如此大胆的尝试。
按照正常来说，想要获得淀粉，在自然界玉米、小麦、土豆等农作物会通过光合作用，将光能、二氧化碳、水等经过一系列复杂的过程转化成为淀粉。
种过地的朋友们想必都清楚，作物的生长需要很长一段时间，还需要看天吃饭。如果天气不好，亦或者遇到自然灾难等，即便种下去也有可能颗粒无收。
农作物合成淀粉的过程需要60步代谢反应，如果能够通过科技手段来模拟自然界淀粉合成的过程，那不就能够人工合成淀粉了吗？
最初他们想到了利用可再生能源来分解水从而产生电子或氢，利用电子或氢还原甲酸以及一些简单的化合物，然后在使用酶催化简单化合物聚合成淀粉，从而达到走“捷径”的目的。
计划好了方案之后，设计出了最短合成淀粉的路径，从理论上来说借助二氧化碳，只需要短短9个反应就能够得到淀粉。
不过，说起来容易做起来却十分困难，这一场实验进行了整整三年，实验报告堆积起来都有半个人高了，最终还是以失败告终。
总结了多年的经验，他们总结出了一个经验，问题的症结就出现在“酶”上。淀粉合成的过程之中大多数反应都是需要酶的，自然界的反应时间较长，也是自然选择进化的结果，自然反应每一种酶都能够发挥其作用。
可人工实验却截然不同，有时候一个酶会催发多种反应，在反应的过程之中会发生副作用；亦或者出现多个酶竞争一个底物的情况，最终合成失败。
最后，团队开始尝试使用甲醇“氢燃烧”产生的能量来驱动产生甲醛反应，从最初的9个反应增加到11个。
谁都没想到这一次获得了突破性成就，真的合成了人工淀粉！
虽然这一次的实验获得了淀粉只有一点点，但这一成果意味着技术彻底被攻克，人工淀粉是能够制作出来的。
自2018年7月24日下午第一次合成淀粉之后，团队决定继续与“酶”死磕到底，来提升合成的速率，达到高产量。
这一次只花了短短几个月时间，就将淀粉的合成产量提高到了8倍，达到了200-300毫克/升。
2019年天津生物研究院根大连物化所一起合作，双方一拍即合开始搞起了研究。2021年9月24日，团队在《科学》上发表这一成果，很快引来学术界轰动，也引起了社会舆论。
在学术界来说，这是史无前例的，不仅在我国生物制造上意义非凡，更是在全球上都是里程碑式的。
人工合成淀粉研发的过程困难，不过它合成的速率是玉米淀粉的8.5倍。团队的终极目标是实现产业化，能够大规模生产合成淀粉。
2022年淀粉中心正式成立，着力加速淀粉工程应用、推动车间制造，让人工淀粉开启实际生产应用。年底，工程化测试平台建成、百升级以及吨级试装启动测试。
人工合成淀粉的关键性技术已经获得突破并且开始应用，现在需要攻克的问题便是降低成本。如果速度提上去了，但是成本太昂贵也很难进入市场，必须要把成本做到比农业种植的成本更低才行。
而其中起到关键性作用的“酶”，价格昂贵，想要成本上一降再降，需要不断提高酶的反应效率，并且实现重复利用。
研究团队称，若是能够真的将合成淀粉成本降低到与农业种植淀粉价格相等或者更低，以后将会节约至少90%以上的耕地以及淡水资源。
同时，也能够避免农药、化肥等对土地造成污染，出现板结化等各种负面情况，来助力绿色生物经济的发展。
谷物粮食70-80%都是有淀粉构成的，全球谷物粮食的年产量约为30亿吨。能够将农业向工业化转型的好处是可以缩短种植周期，平常需要100-150天才能够结果，改成工业制造只需要2-3天就可完成。
农业的种植对土地依赖严重，以后只需要一小块的空间就能够短时间生成淀粉，真正摆脱对土地、水资源依赖，走出“看天吃饭”的局限性。
人工合成淀粉，将空气之中的二氧化碳捕捉起来，既能够减少空气之中的二氧化碳含量，还能够生产出淀粉，可谓是一举二得。
人工合成淀粉的成功固然让人感到欣喜，但人们最担心的还是其安全问题。众所周知，多年以来食品安全在中国一直是大家所关心的重点。
前有转基因食品，后有人工合成淀粉，这种依靠科技制作的产物在大众心中安全性是打问号的。转基因食物虽已经研发并投入市场多年，但依旧有很多人认为吃转基因的食物对身体有害。
现如今人工淀粉的面世也会遇到同样的问题，它的安全性是否要保障，又是否能够被大众接受也是个问题。
合成的淀粉是否会对人健康有影响这是多方面的，取决于合成方法、产品纯度、安全评估等等。如果合成的方法没问题，生产过程得到监控，并且后期完成安全检测等等，一般来说不会对人体造成危害。
当然，在投入市场之前也需要使用动物做大量的实验，看看合成的淀粉是否会对动物健康造成影响，同样也需要有一批志愿者来做第一个尝试人工淀粉的人，确保没问题才能够上市售卖。
如果将来人工淀粉能够进商超售卖，那么就意味着它是没问题的，安全是有保障的。估计也会跟转基因食品一样，会在食品袋上备注是人工合成淀粉，毕竟消费者有知情权，可以选择购买也可以选择不够卖。
但从现阶段来看，人工合成的淀粉想要进入市场还有很长一段路要走，没有那么快。
大家对于人工合成淀粉一事如何看待？欢迎留言评论，发表自己的看法与见解。
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