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二氧化碳能合成淀粉了!

2021-09-29 15:51
雷科技
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朋友们,如果小雷跟你们说,以后西北风也让你填饱肚子,你们信吗...

这可不是小雷在跟你们开玩笑,你好好想想,在我们日常呼吸的空气,是由什么成分组成?

初中有好好上课的童鞋肯定第一时间抢答,有78%氮气、20%氧气、0.03%二氧化碳跟0.9%稀有气体。

而西北风能让你填饱肚子的,恰恰就是这只有0.03%的二氧化碳。

不卖关子了,直接跟你们明说吧。

就在本月的23号,中国科学院召开本年度首场新闻发布会,在会上发布了一则震撼世人的消息。

全球首创,以二氧化碳、氢气为原料,成功人工合成淀粉。

9月24日,中科院便将相关研究成果在线发表在《科学》杂志。

这正式标志了我国...不对,是全球首次实现二氧化碳到淀粉的完整合成。

该消息一出,即刻引爆国内外网友热烈讨论。

国外网友表示,“那是不是说,可以去火星凭空造粮食,抢先霸占火星,实现人类星辰第一步?”

而国内网友则朴实无华多了,纷纷表示“人工合成的,好吃吗?”

不愧是大吃国,切合实际,问出了灵魂一击。

好不好吃咱先放一边,单单是以二氧化碳为原料,跳过光合作用,直接人工合成淀粉这件事,不管怎么看都非常科幻。

在高中时期,生物课非常清楚讲过,植物生成淀粉主要靠光合作用。

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光合作用让植物可以通过二氧化碳和水,生成有机物和氧气,但是植物需要阳光、叶绿体和细胞生物才能完成这样的转换。

这种对自然条件的依赖性使得人类数千年以来,主要的食物来源都是靠大规模种植各种农作物来实现。

这个过程最短也需要几个月,期间还要受到自然环境的影响。

而这次在实验室内成功合成淀粉,则预示着以后我们可以不再像以往传统耕种那样看天吃饭,也可以尽最大可能降低粮食危机的影响。

那么现在问题来了,淀粉真有那么重要吗?还要费这老劲人工合成?

还真就很重要。

咱们都知道,糖和脂肪、蛋白质并称为人体三大营养物质。

我们平日所吃的米饭、面条、包子馒头的核心本质,就是淀粉。

依旧是初中生物,淀粉会在人体内经过酶的分解,转化为葡萄糖,给人提供能量。

可现在的问题是,全世界目前以淀粉为原材料的食品,有大约3万多种。

面对几十亿人口跟如此多的食品类目,淀粉的需求量是肉眼可见的巨大。

所以单单依靠传统耕种得到的淀粉,显然有点力不从心,不然何来的粮食危机?

如果这项成果成功商用,那将会是现阶段耕种淀粉的完美上位替代。

更廉价、更大量,碳排放也更低,完完全全就是正面积极的促进作用呀。

那么这项如此神奇的技术,是怎样产生的呢?

从二氧化碳到淀粉,植物前前后后用了60步代谢过程,其中涉及到光合作用、卡尔文循环、碳碳缩合、聚合生成等等等等。

面对植物的这么多代谢步骤,显然不能照抄,不然费时不说,越复杂就代表越容易出错。

所以中科院的马延和研究员决定,从多种生物化学反应中,寻找一条极简的合成路线,计算出最佳的合成步骤。

最终通过模块化思维,通过堆叠不同反应式,找到了只要11个步骤的合成路径。

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在这个合成过程中,简单来说可以拆分成四个部分。

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首先把二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇,然后将还原的甲醇转换成为三碳,然后是将三碳合成六碳,最后再将六碳聚合成为淀粉。

据马延和研究员所说,这条合成路径,是自然界中不存在的代谢过程,是完全诞生于科学的新型代谢过程。

并且这条合成路径的效率远高于自然生物过程,人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。

如果按照理想的情况来设想,1立方米的生物反应器年产量,相当于5亩玉米地的淀粉年产量。

但是,大伙先别激动。

诚然这是全球首创,还是国内首发,解决了有没有的问题。

不过就算现在有,能不能却成了一个大难题。

这项技术一出,许多人都幻想着以后就靠工厂生产粮食,反正原料就是二氧化碳,这不就摆明了随便造吗?

这个愿景是好的,方向也没错。

但在这其中,有个很现实的问题摆在面前,那就是成本。

植物生成淀粉,只需要二氧化碳跟水,还有一点点阳光就齐活了。

可人工合成不一样,除了二氧化碳跟水,还要加入氢气跟10种催化酶。

氢气在自然界中是几乎不存在的,想要得到只能分解或者合成。

而催化酶,就是蛋白吞金兽。

在整个技术上,最难、最费钱的点,就在于这10种酶的改造上。

单从研究员不舍得弄多点淀粉做个馒头来看,这里面的成本肯定不低。

不过研究员也表示了,以后会尝试改良合成过程成本,尽快进入商用环节。

尽管前方道路崎岖,但我们已经开创了一条先路,接下来的路如何走,只需静待前方的科研人员给我们带来的利好消息。

遥想起人工合成的历史,人类第一次人工合成蛋白质的壮举也是中国科学家在 1965 年完成的,人工合成牛胰岛素,也是从 0 到 1 的重大突破。

现在这技术还在很初步的阶段,想要真正派上用途,可能还得走很长的研究路程。

不过梦想还是要有的,说不定以后真的能靠吃西北风养活自己。

三和大神们看到这技术,欣慰地笑了起来。

    来源:雷科技

    本文图片来自:123RF 来源:雷科技

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