颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

2022-05-21 10:10:44

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

从古至今,有一句形容贫穷的话,叫穷得喝西北风。

可大家有没有想过,有朝一日,我们连西北风都可以吃呢?

可能有人会想,西北风怎么能填饱肚子,你这完全在说谎!但这不是神话,也不是谣言,而是现实。

因为就在9月24日这天,新华社发布了一则石破天惊的消息:

中科院的天津工业生物技术研究所突破了人工合成淀粉的技术,首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉的从头合成,并且,这一成果将在今天发表在著名的国际学术期刊《科学》上。

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

消息一出,立刻全国轰动!

甚至有网友形容这项技术如同“从空气里制造面包”,堪比当年弗里茨·哈伯人工合成氨的技术。

这项技术为什么会引发全国轰动?

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

为什么值得新闻报道?

因为这项技术绕开了光合作用。

光合作用就是绿色植物吸收光能,将二氧化碳与水转化为有机物,并释放出氧气的过程,它的总反应式为:

6CO2 6H2O(光照、 叶绿体)→C6H12O6[(CH2O)n] 6O2

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

作为一项在初中就出现的考试内容,别看它简单,可它对于整个生物进化的意义却是最重要的,没有之一!

没有光合作用,氧气就不可能出现,臭氧层也不可能形成。

没有光合作用,地球生物就不可能摆脱对现存物质的依赖,更不可能把无机物变成有机物。

没有光合作用,太阳能就不可能转变为化学能,并被储存在植物形成的有机化合物中。

没有光合作用,大气的碳氧平衡就不可能达成。

……

可以说,除了少部分类似硝化细菌的自养生物,地球上的绝大部分生物,活动的能量都源自于光合作用。

植物、藻类通过光合作用,将光、水和二氧化碳转化为淀粉来储存能量,其他生物则通过采食植物,或者其他方式来获取植物中储存的能量。

但是植物通过光合作用把太阳能变成淀粉的效率并不高,得进行60步代谢和复杂的生理调控才能完成,而且能量转化率才只有可怜巴巴的2%。

这也意味着,有相当一部分太阳能,被植物给浪费掉了。

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从0到1的突破

能量转化率只有2%,这显然是个相当低的数字,作为把种田刻入DNA,连到月球都还想着种地的种花兔,肯定就要想着把这个数字提一提对吧?

于是中科院的研究团队从2015年开始立项攻关,经过6年研究,终于找到了一条将步骤简化到11步,能量转化效率提升3.5倍的合成之路。

马延和团队采用了一种类似“搭积木”的方式,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,接着通过生物途径优化,将碳三化合物又聚合成碳六(C6)化合物,最后合成淀粉。

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并且根据实验室初步测试的结果,如果采用这种方式人工合成淀粉,那么效率将是传统农业生产的8.5倍。只要能量供应充足,1立方米的生物反应器,就顶得上5亩玉米地的淀粉年产量。

这对于人类现有的农业生产来说,无疑是一种里程碑式的突破。

也许看到这里,有人仍旧对这条新闻无感,认为这不就是个合成淀粉的消息吗,中国合成的东西多了去了,难道淀粉就是特例吗?

事实上,他们根本就没有意识到这项技术背后的深远意义。

首先,人工合成淀粉不需要经过光合作用。

不需要光合作用,就意味着我们可以在深海、在地底,甚至在太空,在任何以前我们认为不可以搞农业的地方种田。

并且我们还不需要考虑农作物的死活问题、农药与肥料的施放问题、农业种植对空间的占用、对水的巨量消耗,直接生产出我们需要的成品。

古时我们在农田里种地,从前我们在大楼里搞无土栽培,现在,我们甚至可以抛开植物,直接从空气中拿出成品,这难道不像是一种仙术吗?

其次,人工合成淀粉的出现,能够极大缓解我国乃至世界的粮食问题。

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虽然根据联合国统计,如今世界生产的粮食总产量足以喂饱世界上的每个人,却由于粮食分配制度的不公,仍然使超过8亿人口在2020年面临饥饿。

虽然人工合成淀粉的出现,并不能立刻改变分配制度的问题,但它却提供了一个可能——绕开国际粮商的垄断,将真正能填饱肚子的东西送到需要的人手中。

对于中国而言,人工合成淀粉的出现,也许能使得国家腾出一部分农田,来培育目前仍被外国粮商卡脖子的作物,比如玉米、大豆、辣椒、洋葱、胡萝卜……

人工合成淀粉的第三个优势,就是它对环境非常友好。

人工合成淀粉需要的东西是什么?

是二氧化碳

导致温室效应的元凶是什么?

同样也是二氧化碳

如果在未来,人工合成淀粉成功实现了产业化,那么必然需要天文数字的二氧化碳,而二氧化碳从哪里来?

它可以从工业废气中来,可以从大气里来,甚至还可能来自我们呼出的每一口气。

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

我们利用人工合成淀粉的技术吸收二氧化碳,将它转变为每个人都必须的淀粉,无声无息就解决了温室气体的来源。有了它的帮助,实现碳中和,将不再是个遥不可及的梦。

有了这种技术,我们就会有更多余地去执行退耕还林、退耕还草的政策,将空间真正还给野生动物与大自然。

最后,它还有一个看似遥不可及的功能。

假如人类有朝一日踏上星辰大海的旅途,食物从哪里来呢?

从前的答案,是在星舰或其他星球上种粮食。

但现在这条路已经被证明为行不通,因为众所周知,月球上不能种菜。既然月球上不能种菜,那么其他星球大概也不能种菜。

即便在星舰中,严酷的太空环境也能让植物瞬间暴毙。

而现在的答案,却是带个生物反应器。

不需要种子,不需要种植,直接从空气中捕获需要的成分,人工合成。

颠覆性技术人工合成淀粉(颠覆性发明人工合成淀粉)

这看起来是不是省事多了,也高科技多了?

但我们也别高兴得太早,因为星际旅行的前置科技——可控核聚变或者曲率引擎还没有点出来,至少,对我们这代人而言,它还是“永远的50年”。

现在的人工合成淀粉技术也只是开了个头,它离真正实现产业化、白菜化还有十万八千里。又或许,将来还有更先进的合成技术出现,将流程变得更简练,生产成本变得更低……

总之,我们既要仰望星空,也得脚踏实地,在合成技术没有大规模应用之前,还是先老老实实守好18亿亩耕地红线吧。

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