來源：北京科技報社

　　中國科學院天津工業生物技術研究所科研團隊經過6年探索，在實驗室里首次實現了淀粉分子的人工合成。這一結果于9月24日凌晨在線發表于美國《科學》雜志。

　　撰文/ 張田勘（專欄作者） 編輯/吉菁菁

　　新媒體編輯/李云鳳

　　人工淀粉的合成是一個典型的從0到1的原創性突破。如果這一研究結果能進入成熟的商業化生產，將對未來的農業領域，特別是糧食生產帶來革命性的影響，且對全球生物制造產業的發展具有里程碑式的意義，還可能加速推動人類文明發展的進程。

　　人類從原始文明起步，到迄今的農業文明、工業文明，并正在向工業文明發展的較高階段——生態文明發展。工業文明雖然為人類提供了充足的食糧和財富，但同時也對地球資源和生態環境進行了過度索取。為滿足人類與日俱增的需求的同時又保證可持續發展，需要一種優于農業文明和工業文明的手段。

　　淀粉在日常生活中隨處可見，它既是糧食最主要的成分，也是重要的工業原料。烹飪調味料、護膚化妝品、雜志封面紙、膠囊外殼、棉紗紡織……無一不用到淀粉。全球以淀粉為原料的產品大約有3萬多種，能夠人工合成淀粉意味著可以把糧食生產從農業轉換到工業生產，人工合成淀粉是以熱電廠和水泥廠排放的高濃度二氧化碳分離出來作為原料，將低密度太陽能轉化為高密度電/氫能作為能源，形成簡單的碳氫化合物，然后再從碳氫化合物生物合成淀粉。顯然，人工淀粉的生產是向生態文明的方向跨出了一大步，效率高，對環境污染少，對能源需求較少，而且還會利用溫室氣體——二氧化碳。

　　實驗室初步測試顯示，人工合成淀粉的效率約為傳統農業生產淀粉的8.5倍。在充足能量供給的條件下，按照目前技術參數，理論上1立方米大小的生物反應器年產淀粉量相當于我國5畝玉米地的年產淀粉量。

　　可能在50年后，2071年9月的某一天，生活在北京的一位女士想下單采買高筋面粉，生產車間合成人工淀粉只需比將直鏈淀粉的比例調高于支鏈淀粉，即可快速生產送貨。那時的人們可能已經逐漸習慣了食用人工淀粉，后者口感和營養也與小麥面粉差不多，并且價格更低。同時，全國各地的城市也可能基本沒有霧霾了，夏天也不熱了，因為熱電廠、鋼鐵廠和水泥廠等工業生產排放的高濃度二氧化碳都被用來生產人民的食糧了，天更藍，水也更綠，人們的生活和生產方式也轉變了。

　　另一方面，規模化的人工合成淀粉在解決人類的口糧問題后，也會促進人類文明的轉移或與其他文明融合。當人類走向太空探索地外文明和拓展生存空間時，人工合成淀粉能最大程度地滿足人類向太空探索的飲食需求，實際上也是在為人類文明形態的向外發展和與外星文明交流和融合提供基礎和可能。

　　可能仍在50年后，2071年9月的某一天，中國西北某航天飛機發射站正一片忙碌，中國的神舟501正準備發射升空，準備飛向太陽系之外的另一個行星開普勒-62e進行探索，這顆行星和地球高度相似，這顆行星幾乎被海洋覆蓋，存在土壤和巖石表面，有著多云的天空，溫暖潮濕的氣候。因此，這是人類探索和接觸地外生命的一個理想場所。

　　飛向開普勒-62e可能需要一年半載，在地面的準備中，在神舟501艙內，安裝了5個1立方米的人工淀粉生成器，還有幾個水生成器。保障在飛往開普勒-62e整個旅途中，航天員和研究人員不會缺食少水。這是人工合成淀粉獲得普及并成為人們主要食糧之后，改變人類生活并推進人類文明發展和轉換的一種理想應用場景。能否實現，可能需要長期的努力。

　　人工合成淀粉只是開了一個好頭，從投入和產出來計算，只有當二氧化碳到淀粉合成的電能利用效率再提高數倍，淀粉合成的碳素轉化速率再提高數十倍，才能與農業種植競爭。如此，也可以節約90%以上的耕地和淡水資源，避免農藥、化肥等對環境的負面影響。

　　現在人工合成淀粉至少需要10種酶，才能逐步將一碳的甲醇轉化為三碳的二羥基丙酮，進一步轉化為六碳的磷酸葡萄糖，最后轉化為淀粉，而且，這個過程涉及11步生化反應，因此，人工淀粉要成為比農業生產的小麥、大米、玉米等產品成本更低、產量相同和營養、口感更好的糧食產品，還需要在技術方面改進，而且，在產品生成后的加工上需要投入更多的工作。

　　人工合成淀粉以及類似發明，可能會加速人類文明的進程，但還有很長的路要走。

　　參考文獻

　　重大突破！人工合成淀粉登《科學》，五問新成果，中國科學報，2021/9/24

　　http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/465769.shtm