国际首次！我国实现了实验室内从二氧化碳到淀粉的人工合成
（记者崔倩）今天（9月24日凌晨），国际学术期刊《科学》杂志发表了我国最新的一项科研成果。科学家在国际上首次实现了实验室内从二氧化碳到淀粉的从头合成。
这篇在Science上发表的《非细胞化学-酶催化二氧化碳合成淀粉》的文章，得到了社会各界广泛的关注。淀粉是食物的主要成分，以葡萄糖分子为基本单元。科学家通过模拟和借鉴自然过程，构筑人工光合作用途径，利用太阳光、水和二氧化碳在实验室国际上首次实现了人工合成淀粉。
中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员、文章第一作者蔡韬表示，这一工作团队已经坚持了六年。“我们这过程中面临最大的挑战就是，我们把自然界中不同来源的催化剂把它放在一起，怎么让它能像一家人一样的和谐的去工作。所以这过程中我们从一开始替换不同来源的催化剂，到后面也对不同催化剂进行改造，到最后我们设计这种时空分离的策略，实际上它核心的目的就是使这些催化剂能够在一起，能够协同去工作。”
正如自然光合作用的原理一样，这条人工淀粉合成途径体系也可以分为光反应和暗反应，将能量的转化和物质的合成串联进行，包括11个核心反应。“那通过我们一系列的策略改造之后呢，我们的合成速率已经是玉米淀粉的8.5倍了。”蔡韬说。
该成果得到国内外领域专家的高度评价，认为该工作是“典型的0到1原创性突破”，对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义，为解决粮食和饲料等问题提供了重要的科学和技术策略。不过目前，该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有很长一段距离。
中国科学院天津工业生物技术研究所所长、文章通讯作者马延和表示，目前人工合成淀粉的成本和植物种植相比依然还是高。“未来我们的主要工作是要集成在如何优化这条途径，然后能够把成本降下来，逐渐能够和植物种植持平，甚至比植物种植农业种植成本更低！”
Q:我们为什么需要人工合成淀粉？
A:中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员、文章第一作者 蔡韬
“比如说我们想象最古老的一个部落，这个部落有块儿地，这个地能养活一个部落的人。但是随着这个部落人的增加，那他要迁到新的地方'找到新的地去养活新的人，那这个过程中人类就已经遍布整个地球了。但是现在地球整个的土地，能用于农业种植的实际上已经基本没有了，那人口再增加的话，我们吃的食物从何而来？这是我们人类共同面临的一个非常重大的问题。”
Q：人工合成淀粉安全吗？
A:中国科学院天津工业生物技术研究所所长、文章通讯作者 马延和
“现在我们说的人工合成淀粉，实际上是我们人工创造了一种生物系统。这个生物系统也是一种自然的酶催化反应过程，它跟自然的催化反应过程基本上类似，只是换了一个生物系统，所以它从安全的角度来讲，与淀粉的组分和结构都一致，从安全的角度是没有问题的。”
一直以来，人类的食物都是大自然光合作用的馈赠。通过光合作用，农作物将水和二氧化碳转化成有机化合物，为地球上的生物包括人类提供了物质和能量基础。光合作用的本质是在温和的条件下将太阳能转化为化学能，并将能量储存在生物有机物分子中，是一个重要的能量转化和物质合成过程。以玉米为例，通过自然光合作用产生淀粉需要60余步的代谢反应以及复杂的生理调控。而此次科学家人工合成淀粉只需要11步主反应。
如今，这扇人工合成淀粉的大门已经打开。科学家表示，如果未来成本能够降低到与农业种植相比有经济可行性，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，提高人类粮食安全水平，实现绿色可持续发展。而且，也为人类到外太空生存提供一种可能性。