厉害了！中国科学家成功把二氧化碳合成了淀粉，有望拿到诺贝尔奖

中国科学家研究出一个有可能拿到诺贝尔奖的科研成果，那就是这几天非常火的，中国科学家是成功的把二氧化碳合成了淀粉，你说厉害不厉害。今天我就详细地跟大家说说。

9月23日，中国科学院召开新闻发布会，介绍该院天津工业生物技术研究所，在人工合成淀粉方面取得的重要进展。研究人员发明了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功合成出淀粉，在全世界首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，这一科研成果使淀粉生产从传统农业种植模式转向工业车间生产模式，变成为可能，是一次原创的颠覆性的技术新突破。

相关的研究成果也已经在9月24日发表于世界知名期刊《科学》杂志。

淀粉大家一定不陌生，是面粉、玉米、大米、马铃薯、小麦等粮食作物的主要成分，它是由葡萄糖单元通过糖苷键连接而成的聚合碳水化合物，是人类饮食的主要成分和重要的能量来源。另外，淀粉也是非常重要的工业原料，例如用于造纸业、纺织业、服装塑料等领域。

其实淀粉的来源，主要是绿色植物通过光合作用固定二氧化碳来合成，整个过程涉及到60多个步骤，包括复杂的代谢反应、生理调控等等，并且一般要花费数个月的时间，太阳能的能量转化率不超过2%，还需要占用土地、浇水施肥等环节。

对此，中科院天津工业生物技术研究所所长马延表示，长期以来，科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程，希望提高二氧化碳的转化速率和光能的利用效率，最终提升淀粉的生产效率。

中科院的科学家们在约 7000 个生化反应中，构建形成了11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，将理论能量转化效率提升 3.5 倍，突破了自然光合固碳系统利用太阳能的局限。

新途径采用了一种类似“搭积木”的方式，利用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（C1）化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六（C6）化合物，再进一步合成直链和支链淀粉。成功的在实验室中，实现了人类历史上首次从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

可能不太好懂，简单说来，首先把二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇，再将甲醇转换为三碳，再把三碳合成为六碳，最后聚合成为淀粉。

并且，新途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，在能量充足的情况，按照目前的技术参数推算，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亩玉米种植的平均年产量。如果未来该系统过程成本能够进一步降低，那么将会节约90%以上的耕地和淡水资源，还可以避免农药、化肥等对环境和人体的负面影响，一举多得。

另外，关键的是，从吸收光谱分析、核磁共振信号上来看，人工合成的淀粉和天然淀粉非常接近。

当然，细心的小伙伴可能也看到了，刚才我们说的是在实验中，所以中国科学院副院长、中国科学院院士周琪在新闻发布会上也强调，这项成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，后续还需要尽快实现从“0到1”的概念突破，到“1到10”和“10到100”的转换，最终真正成为解决人类发展面临重大问题和需求的有效手段和工具。

对于这项研究成果，世界各国的科学家都给以了极高的评价。

《科学》杂志新闻部执行主任梅根 · 菲兰认为，这项成果讨论了一种全新的人工合成淀粉的方法。这个合成过程涉及二氧化碳和氢气的使用，该研究成果将为未来通过工业生物制造生产淀粉这种全球性重要物质提供新的技术路线。

中国工程院院士、江南大学原校长陈坚说，这项研究成果是通过化学与生物的方法相结合，主要采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。马延和团队这个工作是典型的从「0 到 1」的原创性成果，不仅对未来农业生产特别是粮食生产具有革命性影响，而且对全球生物制造产业发展也有里程碑意义。

美国工程院院士、瑞典查尔姆斯理工大学教授延斯 · 尼尔森表示，这是一个现代催化化学与合成生物学相结合的精彩案例，这次重大突破将会为日后更多相关研究铺平道路，这些研究的整合和应用将有助于解决我们未来面临的重大挑战。

日本神户大学副校长兼教授、日本理化研究所可持续资源科学中心副主任，近藤昭彦教授说，这项研究成果非同凡响，不依赖光合作用从二氧化碳到淀粉的合成无疑是我们长期追求的梦想，我们可以利用合成的淀粉生产各种各样的材料和食品，因此，这项研究成果将对下一代生物制造和农业发展产生巨大影响。

德国科学院院士、欧洲科学院院士曼弗雷德·雷兹称，这样研究成果将该领域的研究向前推进了一大步。

中科院院士赵国屏表示，这是一项具有“顶天立地”重大意义的科研成果。

不知道大家有没有看过星际穿越这部电影，电影里设置的情节就是全球植物大灭绝的情况下，仅剩下玉米这一种粮食作物，并且也在逐步的灭绝中，人类没有办法继续在地球生存，所以去寻找新的家园。

倘若有一天真的出现了严重的粮食危机，传统的农业生产因为天灾或者人祸无法满足人类的食物需求，那么人工合成淀粉的方法真的可能会变成人类赖以生存的法宝。

所以，大家想想，这项技术是多么重大的科研成果，绝对可以称得上是颠覆性的技术突破。

另外还有一点，地球的极端天气越来越多，保护环境、降低碳排放变得至关重要，所以把二氧化碳转化成淀粉，将是一举多得的好事儿。

当然，想要依靠二氧化碳合成淀粉的技术，来彻底解决粮食和碳减排问题，还将面临很多技术挑战。所以中科院的科学家们也在继续努力，未来的目标是实现工业化。科研团队的下一步将会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，同时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。

总之，这项新技术将有可能解决当下或者未来，人类社会面临的重大挑战，它向人类设计自然、超越自然的目标又迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。

中科院，真牛！