满足碳水需求须要靠种地吗?二氧化碳和氢气在一起会发生怎样的反应?
9月23日，中国科学院召开本年度首场新闻公布会，介绍该院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得的重要进展。
近期，中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉的人工合成方面取得重大突破性进展，国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，相关工作于北京时间2021年9月24日发表于国际顶尖杂志《科学》。
为什么要尝试人工合成淀粉?粮食安全是国家安全的重要基础，我国一向来积极推进农业生物技术进步，从遗传杂交育种到分子设计育种，从转基因新品种培育到基因编辑技术育种，我们一向来在追赶着国际科技前沿。
有没有可能“换道超车”?其实人工合成淀粉的想法由来已久，即使是替代一部分粮食淀粉作为工业原料、甚至饲料，也是对减缓农业压力的巨大贡献。
中国科学院天津工业生物技术研究所蔡韬副研究员在实验室展示人工合成淀粉样品。
“不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，将是影响世界的重大颠覆性技术。”专家透露。
“当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。”在中科院副院长周琪来看，二氧化碳的转化利用与人工合成淀粉，正是应对挑战的重大科技问题之一。
中国人民偏重碳水饮食，清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写到，“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物，由碳、氢、氧组成，是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，占环球热量摄入的80%以上，是养活环球人口最重要的食物原料，同时也是重要的工业原料。
农作物的种植通常需要较长周期，还需使用大量土地、淡水等资源以及肥料、农药等。
天津工业生物所构建了一条只有11步主反应的人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。
《科学》评审专家评价:“该项工作是一项里程碑式突破，将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响。
据2020年联合国五大机构公布的《世界粮食安全和营养状况》统计，全世界有近7.5亿人面临重度粮食不安全，占世界总人口近十分之一。
当下，该领域的国际科技竞争可谓白热化。
近期，美国伯克利大学杨培东院士团队用化学方法，将二氧化碳转化为种种碳水化合物，获得了美国航空航天局设立的“从二氧化碳出发合成葡萄糖”百年挑战计划最高奖。
该成果也获得了国内外领域专家的高度评价。《科学》杂志新闻部实行主任梅根·菲兰认为，该研究成果将为我们将来通过工业生物制造生产淀粉这种环球性重要物质提供新的技术路线;中科院院士赵国屏透露，这是一项具有“顶天立地”重大意义的科研成果;德国科学院院士、欧洲科学院院士曼弗雷德·雷兹称，本项工作将该领域的研究向前推进了一大步，同时将天津工业生物技术研究所推向了国际顶尖水平。
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