（記者崔倩）今天（9月24日凌晨），國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表了我國(guó)最新的一項(xiàng)科研成果。科學(xué)家在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)從二氧化碳到淀粉的從頭合成。

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這篇在Science上發(fā)表的《非細(xì)胞化學(xué)-酶催化二氧化碳合成淀粉》的文章，得到了社會(huì)各界廣泛的關(guān)注。淀粉是食物的主要成分，以葡萄糖分子為基本單元?？茖W(xué)家通過(guò)模擬和借鑒自然過(guò)程，構(gòu)筑人工光合作用途徑，利用太陽(yáng)光、水和二氧化碳在實(shí)驗(yàn)室國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了人工合成淀粉。

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員、文章第一作者蔡韜表示，這一工作團(tuán)隊(duì)已經(jīng)堅(jiān)持了六年?！拔覀冞@過(guò)程中面臨最大的挑戰(zhàn)就是，我們把自然界中不同來(lái)源的催化劑把它放在一起，怎么讓它能像一家人一樣的和諧的去工作。所以這過(guò)程中我們從一開始替換不同來(lái)源的催化劑，到后面也對(duì)不同催化劑進(jìn)行改造，到最后我們?cè)O(shè)計(jì)這種時(shí)空分離的策略，實(shí)際上它核心的目的就是使這些催化劑能夠在一起，能夠協(xié)同去工作?！?/p>

正如自然光合作用的原理一樣，這條人工淀粉合成途徑體系也可以分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)，將能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的合成串聯(lián)進(jìn)行，包括11個(gè)核心反應(yīng)?！澳峭ㄟ^(guò)我們一系列的策略改造之后呢，我們的合成速率已經(jīng)是玉米淀粉的8.5倍了。”蔡韜說(shuō)。

該成果得到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)域?qū)＜业母叨仍u(píng)價(jià)，認(rèn)為該工作是“典型的0到1原創(chuàng)性突破”，對(duì)全球生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有里程碑式的意義，為解決糧食和飼料等問(wèn)題提供了重要的科學(xué)和技術(shù)策略。不過(guò)目前，該成果尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離。

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)、文章通訊作者馬延和表示，目前人工合成淀粉的成本和植物種植相比依然還是高?！拔磥?lái)我們的主要工作是要集成在如何優(yōu)化這條途徑，然后能夠把成本降下來(lái)，逐漸能夠和植物種植持平，甚至比植物種植農(nóng)業(yè)種植成本更低！”

Q:我們?yōu)槭裁葱枰斯ず铣傻矸郏?/p>

A:中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員、文章第一作者 蔡韜

“比如說(shuō)我們想象最古老的一個(gè)部落，這個(gè)部落有塊兒地，這個(gè)地能養(yǎng)活一個(gè)部落的人。但是隨著這個(gè)部落人的增加，那他要遷到新的地方'找到新的地去養(yǎng)活新的人，那這個(gè)過(guò)程中人類就已經(jīng)遍布整個(gè)地球了。但是現(xiàn)在地球整個(gè)的土地，能用于農(nóng)業(yè)種植的實(shí)際上已經(jīng)基本沒(méi)有了，那人口再增加的話，我們吃的食物從何而來(lái)？這是我們?nèi)祟惞餐媾R的一個(gè)非常重大的問(wèn)題。”

Q：人工合成淀粉安全嗎？

A:中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)、文章通訊作者 馬延和

“現(xiàn)在我們說(shuō)的人工合成淀粉，實(shí)際上是我們?nèi)斯?chuàng)造了一種生物系統(tǒng)。這個(gè)生物系統(tǒng)也是一種自然的酶催化反應(yīng)過(guò)程，它跟自然的催化反應(yīng)過(guò)程基本上類似，只是換了一個(gè)生物系統(tǒng)，所以它從安全的角度來(lái)講，與淀粉的組分和結(jié)構(gòu)都一致，從安全的角度是沒(méi)有問(wèn)題的?！?/p>

一直以來(lái)，人類的食物都是大自然光合作用的饋贈(zèng)。通過(guò)光合作用，農(nóng)作物將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)化合物，為地球上的生物包括人類提供了物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。光合作用的本質(zhì)是在溫和的條件下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并將能量?jī)?chǔ)存在生物有機(jī)物分子中，是一個(gè)重要的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)合成過(guò)程。以玉米為例，通過(guò)自然光合作用產(chǎn)生淀粉需要60余步的代謝反應(yīng)以及復(fù)雜的生理調(diào)控。而此次科學(xué)家人工合成淀粉只需要11步主反應(yīng)。

如今，這扇人工合成淀粉的大門已經(jīng)打開?？茖W(xué)家表示，如果未來(lái)成本能夠降低到與農(nóng)業(yè)種植相比有經(jīng)濟(jì)可行性，將會(huì)節(jié)約90%以上的耕地和淡水資源，避免農(nóng)藥、化肥等對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高人類糧食安全水平，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。而且，也為人類到外太空生存提供一種可能性。