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曾经有这样一种说法：人类文明无论发展到什么高度 ， 都无法靠着科技能力来创造出一粒米 ， 不是因为技术的限制 ， 而是机制问题 。 现在我们可以说 ， 人类距离这个目标或许越来越近了 ， 近日根据媒体报道 ， 我国科学家利用二氧化碳在实验室成功实现淀粉的合成 ， 这是继上个世纪60年代人工合成结晶牛胰岛素后的再一次重大突破 。
这项实验有中科院天津工业生物所的科学团队主导完成 ， 相关研究成果在9月24日发表在国际知名期刊《科学》杂志上 ， 官方对此评价是“颠覆性、原创性突破 ， 也是国际上首次在实验室里实现从二氧化碳到淀粉的合成过程 。 ”
二氧化碳如何形成淀粉？有何难度？
淀粉是一种多糖 ， 也就是高分子碳水化合物 ， 在自然界中很多高等植物的根茎叶以及果实中都富含淀粉 ， 这也是地球上很多动物的能量来源 。 淀粉是由葡萄糖分子连接形成的多糖 ， 例如我们吃馒头的时候在嘴里嚼可能有甜味 ， 就是因为淀粉在唾液淀粉酶的催化下分解成麦芽糖 ， 因此越嚼越甜 。 等吃到肚子里麦芽糖会继续分解成葡萄糖 ， 这也是细胞可以直击吸收分解的单糖 。
在自然界中淀粉的自然产生必须要有细胞的参与 ， 经过光合作用在复杂的过程中最终二氧化碳变成淀粉 ， 从而完成地球上的能量金字塔基层能量积累 。 但是这个过程需要叶绿体的参与 ， 这也是植物细胞特有的细胞器 ， 动物是无法完成这个过程的 。
而此次中国科学家实现的就是在实验室了人工合成淀粉 ， 不需要光合作用的过程 ， 借用催化剂把二氧化碳还原成甲醇 ， 再把甲醇聚合成三碳形式 ， 继续聚合实现六碳 ， 最终淀粉就形成了 ， 实验室合成的淀粉和自然产生的淀粉十分相似 。
当然如果人工合成淀粉的过程要更复杂 ， 效率要很低 ， 甚至需要的能量要更多 ， 那是完全没有意义的 。 但此次实验室从二氧化碳到淀粉的人工合成过程效率还是比较高的 ， 从理论上来讲1立方米的工业生产反应器年产淀粉量会是5亩玉米地的年产淀粉量 ， 其合成效率至少可以达到10%以上 。
【二氧化碳|重大突破！中国科学家利用二氧化碳合成淀粉，农民不用种地了？】这样的技术有何意义？
1、减少二氧化碳 ， 目前人类比较担忧的地球气候环境变化 ， 那就是温室效应的影响 ， 让地球平均气温持续升高 ， 自工业化社会以来地球平均气温已经升高1.7摄氏度 ， 尤其是最近几年气候变化所引起的极端天气频发 ， 例如今年的北美高温、我国部分地区的极端降雨等等 ， 这些都值得我们注意和关心 。
尤其是随着地球平均温度的升高 ， 地球上的冰川不断融化会导致海平面升高 ， 这些对于人类未来的发展都有致命的影响 。 因此为了减缓或者说解决温室效应 ， 那么温室气体的排放问题是重中之重 ， 一是要减少温室气体的排放例如二氧化碳和甲烷等 ， 二是要减少大气层中这些气体的含量 。
仅仅依靠地球上的植物现在的温室气体是失衡的 ， 光合作用难以消耗掉目前过量的二氧化碳 ， 那么通过特殊的技术设备把二氧化碳转化为淀粉 ， 就可以大程度地减少大气中的二氧化碳 。
2、解决粮食危机 ， 地球上并非所有的地区都适合种植粮食 ， 尤其是一些位于海岛上的国家 ， 土地资源比较紧张 ， 很多食物都需要进口 ， 那么通过这种特殊的方式就可以生产出需要的淀粉 ， 从某种意义上来说或许我们也不需要靠天来吃饭了 。
3、减少耕地面积 ， 如果把淀粉的传统农业种植转向工业生产方式 ， 并且发展到一定规模之后 ， 很多土地可能就会被省下来干很多其它的产业 ， 例如按照此次试验是人工合成的过程 ， 1立方米的生物反应器就可以能实现近5亩玉米地的年产量 。
4、走向星辰大海 ， 按照目前的发展人类未来不可能一直在地球之上生存发展 ， 星辰大海可能是未来的主要方向 ， 人类飞出地球必须要携带足够的生存资源 ， 短时间内或许可以很好的解决 ， 但未来如果进行漫长的星际航行 ， 那么食物来源将会是最大的问题 。 我们不可能像火星救援里那样 ， 在火星上种土豆 ， 那么最好的办法就是携带食物的生产机器 ， 借用于火星上丰富的二氧化碳资源 ， 那么制造食物岂不是最便捷的？
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