喝西北风长大的时代就要到来了吗？

人造淀粉合成代谢途径的设计和模块化组装

1918年，瑞典科学院认为弗里茨·哈伯发明的合成氨，推动了世界的农业发展，给这个臭名昭著的纳粹科学家颁发了一枚化学诺贝尔奖。

弗里茨·哈伯的方法是在600度高温、200兆帕高压条件下，用锇作催化剂，用电解水生成氢，氢气又跟大气中的氮气混合，吸收掉混合气体中的一氧化碳和二氧化碳，最终得到了6%——8%产量的氨。

弗里茨·哈伯被称为从“空气当中制造出面包”的人 。

但弗里茨只不过是从空气中制取了氮肥，增加了土地的产量，并不是直接从空气中制取了面包 。而今天要说到的中国科学家们的研究可能更接近于从“空气当中制造出面包”，甚至我们还可以大胆的畅想，是不是喝西北风长大的时代就要到来了！在这项研究之前 ，人类的面包原料：淀粉，都是来源于植物的光合作用，是植物利用太阳的光照用二氧化碳等无机物合成。

近日，我国科学家在实验室中成功实现了国际上首次不依赖植物光合作用，应用人工系统固定二氧化碳合成淀粉，该成果于北京时间9月24日在线发表于国际学术期刊《科学》。论文通讯作者、天津工业生物技术研究所所长马延和介绍，该过程从空气到淀粉，仅用11步。他们采用了一种类似“搭积木”的方式，联合中国科学院大连化学物理研究所，利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分子中只含有一个碳原子的化合物（简称“碳一化合物”），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化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六化合物，再进一步合成直链和支链淀粉。

这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。在能量供给充足的情况下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量。经过进一步优化，未来的效率还将进一步提升。

只是，该成果目前尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离。

但专家预计，如果未来该系统过程成本能够降低至与农业种植相比具有经济可行性，将可能节约90%以上的耕地和淡水资源，同时减少农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展。 

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