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笔者 东邪
淀粉是人们饮食中经常摄入的一种物质 ， 它既能为人体提供能量 ， 又能为人体提供营养 ， 几乎没有人能够离开淀粉 。 日常生活中常见的大米、小麦、玉米、土豆、山药等都含有淀粉 ， 但随着人口的不断增长 ， 人类社会所需要的食物越来越多 ， 而地球的土地资源是有限的 ， 因此如何增加粮食产量的同时又能解决土地资源、水资源等问题 ， 成为了当代科研的难题 。
近日国际顶级学术期刊《科学》上发表了一篇来自中国的论文 ， 该论文指出来自中国科学院天津工业生物技术研究所的科研人员已经成功利用二氧化碳合成淀粉 ， 简而言之就是人工合成淀粉问世了 。 这是继我国在上世纪60年代成功实现人工合成结晶牛胰岛素之后 ， 在人工合成方面又取得的一项重大突破 。
利用二氧化碳就能生产出淀粉 ， 这项技术听起来怎么都像是电影里才会出现的黑科技 。 那么我国的科研人员是如何人工合成淀粉的？人工合成淀粉的问世有何意义？未来它将会在哪些领域得到推广应用？
人工合成淀粉是如何被制造出来的？
在人工合成淀粉技术实现之前 ， 地球上的淀粉基本是植物自然生成的 ， 粮食里最主要的成分基本是淀粉 。 玉米、小麦、大米等农作物通过光合作用生成淀粉 ， 这个过程在中学的生物教材中就有提及 ， 但那是简单的过程 。 科研人员长期研究自然作物中淀粉的形成过程 ， 发现其中存在60多步的生化反应 ， 而且能量转化效率只有2%左右 。
另一方面 ， 地球大气中的二氧化碳含量越来越多 ， 如何降低二氧化碳含量也成为了气候治理的重要课题 。 为此 ， 我国天津工业生物技术研究所在2015年成立了一支青年科学家团队 ， 成立了人工合成淀粉的研究项目 ， 开始深入研究如何简化淀粉的形成过程 ， 如何制造出可安全食用的淀粉 。
这个科学团队采用搭积木的形式 ， 模仿自然作物生成淀粉的过程 ， 取出其中重要的步骤 ， 然后用简化的方法进行替代 ， 最后设计出了11步反应就能生成淀粉的方法 。 在整个人工合成淀粉的过程中 ， 主要的原料是来自空气中的二氧化碳 ， 因此和自然方式产生淀粉相比 ， 该方法不需要消耗土地、水、人力等资源 。
人工合成淀粉的问世有何意义？
对于我国科学家人工合成淀粉这一突破 ， 国内外的科学家给予了高度评价 ， 认为这是从0到1的完全突破 ， 这项技术为工业车间生产淀粉打开了一扇窗 。 该论文指出 ， 人工合成淀粉的速率是玉米合成淀粉速率的8.5倍 ， 以往可能需要两三个月才能生产出来淀粉 ， 现在只需要一个星期就能产出了 ， 大大提高了生产效率 。
其次 ， 这项技术为解决许多现实问题提供了可能性 。 目前全球面临着气候变暖的危机 ， 二氧化碳浓度是人类未来需要控制的指标 。 国家的工业发展就一定会产生二氧化碳排放 ， 光靠自然作物的吸收效率无法承受过多的二氧化碳 ， 因此如果未来人工合成淀粉技术得以推广 ， 直接利用二氧化碳就能产出淀粉 ， 不仅能减少二氧化碳 ， 还能生产粮食 ， 一举两得 。
再者 ， 人工合成淀粉技术为我国粮食安全提供了技术保障 。 过去到现在 ， 每个国家的粮食安全都依赖土地、水等自然资源 ， 一旦有一种资源无法得到供应 ， 或者遭遇自然灾害 ， 粮食安全就会受到威胁 。 古话说 ， 民以食为天 ， 没有了粮食 ， 一个国家也无法存活 。 我们不知道未来地球的自然环境会怎样变化 ， 但手握人工合成淀粉技术相当于给国民的生存上了一道保险 。
除此之外 ， 人工合成淀粉在未来也可以为我国实现“碳达峰”和“碳中和”两个目标助力 ， 同时也提供了新的技术路线和思考 。
人工合成淀粉未来将应用在哪些领域？
不需要土地就能生产粮食 ， 只需要利用二氧化碳就能生产粮食 ， 你能想象到的应用场景是什么？没错 ， 就是在类似火星这样的星球上 。 科学研究证明火星的自然环境不适合种植农作物 ， 如今人工合成淀粉技术问世了 ， 未来人类可以在这项技术的帮助下 ， 在火星上不需要种植农作物就可以生产粮食 ， 为人类星际移民提供了现实保障 。
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