二戰以後，人口的不斷增長導致地球資源大量消耗，人類不得不面臨能源危機和糧食危機。其中，能源危機隨之核聚變發電技術不斷發展，人類已經看到解決的曙光。然而，糧食危機卻遲遲難以從根本上解決。如今，這項堪稱劃時代的成果讓人類看到了糧食危機徹底解決的曙光。
據《中國青年報》報導，9月23日，中國科學院召開本年度首場新聞發布會，介紹該院天津工業生物技術研究所在人工合成澱粉方面取得的重要進展。該所研究人員提出了一種顛覆性的澱粉製備方法，不依賴植物光合作用，以二氧化碳、電解產生的氫氣為原料，成功生產出澱粉，在國際上首次實現了二氧化碳到澱粉的從頭合成，使澱粉生產從傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能，取得原創性突破。相關研究成果9月24日在線發表在著名國際學術期刊《科學》。
人工合成澱粉成果在國際學術期刊《科學》上發表
事實上，早在2018年7月24日，這個科研團隊就已經第1次成功人工合成出澱粉了。但為慎重起見，當時並沒有急於公布。天津工業生物技術研究所反覆安排不同的科研人員不斷重複實驗，不但確認了實驗的可重現性，而且還不斷提高了合成效率，在此後兩三年時間裡，將合成效率提高了150多倍。
在此之前，人類都只能通過消耗澱粉獲取能量，同時排放大量二氧化碳。想要將這個過程反過來簡直就是天方夜譚！如今我國科研團隊竟然能夠將這個過程反過來，堪稱逆天的科研成果！
由於這項技術成果意義十分重大，消息一經發布迅速火爆網絡，然而，與此同時，質疑聲也隨之而來。
1、這項成果會不會像當年的水變油那樣是虛假新聞呢？
在這裡告訴大家，這項堪稱劃時代的偉大成果絕對不會是假的！敢在《科學》這種學術期刊發布，就不敢造假，否則一旦被發現造假，不僅將身敗名裂，還將面臨牢獄之災！
研究團隊成員展示合成的澱粉
對於此項成果，《科學》新聞部執行主任梅根菲蘭是這麼評價的：「該研究成果將為我們未來通過工業生物製造生產澱粉這種全球性重要物質提供了新的技術路線。」
這一突破得到該領域一批國際知名專家的高度評價。德國科學院院士曼弗雷德·雷茲表示，將二氧化碳固定並轉化為有用的有機化學品是一項重大的國際挑戰，本項工作將該領域研究向前推進了一大步。美國工程院院士延斯·尼爾森表示，這是利用合成生物學解決當今社會面臨的若干重大挑戰的驚人案例，將為日後更多相關研究鋪平道路。
看到這裡你還會質疑這項技術成果是假的嗎？
2、人工合成澱粉太耗能，合成過程會不會產生更多的二氧化碳？
這個大可不必擔心。
首先，能源的來源形式多種多樣，並非只有燃燒含碳燃料獲取能量這一種途徑。也可以是太陽能發電、風力發電、潮汐發電、甚至是未來100年內就有可能大規模普及的核聚變發電。這些能源獲取方式都不會產生二氧化碳。
其次，通過種植農作物獲取澱粉的過程同樣是極度消耗能量和資源的！儘管植物光合作用合成澱粉的理論效率可達11%，但由於吸收不良，光合作用的呼吸要求以及最佳太陽輻射水平等影響，整體效率很低，總體光合效率在太陽光輻射的3%到6%之間。如果是水稻這種農作物，除了占比很小的果實是可以被人類當作食物之外，占比很大的稻草都無法被人類直接利用。然而，果實凝聚的能量占太陽光輻射的比重僅4‰左右！這還是占用大量耕地、大量水資源，消耗大量化肥、農藥的前提下達到的。如果再加上機械收割、運輸、加工等過程的能量消耗，整個糧食生產過程中的能量利用率有多低可想而知！
那麼，我國科研團隊這項成果的能量利用率又是多少呢？
據《中國經濟網報導》，按照20%的光電轉化效率計算，這條化學、生物雜合的人工合成澱粉新系統，理論能量轉化效率可達7%，其澱粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。顯然，不論是能量利用率還是合成速率，我國科研團隊這項人工合成澱粉的成果都已經超過植物光合作用合成澱粉！
3、人工合成的澱粉能吃嗎？
論文中提到，經核磁共振等檢測發現，人工合成的澱粉分子與天然澱粉分子的結構組成是一致的！也就是說和天然澱粉沒有區別，是可以食用的。差別無非就是初期人工合成的澱粉口感怎麼樣，能不能媲美植物澱粉。當然，這點也不必擔心，影響澱粉口感無非就是直鏈澱粉和支鏈澱粉的占比。據了解，直鏈澱粉煮熟後韌性口感較低，彈性低，有點糊糊狀的感覺，而支鏈澱粉煮熟後的黏性也比較高，米飯韌性口感比較好。如果要改善口感，那就只要繼續在此基礎上，通過各種技術手段改進就可以了。
不管怎麼說，首先要先解決有無問題，才能解決好不好的問題。從這點來看，人工合成澱粉這項成果就好比實現0到1，沒有這項成果，我們根本就不用探討這種澱粉好不好吃的問題。
那麼，這項技術成果將帶來什麼樣的深遠影響呢？
1、將糧食的農業生產變成工業生產，有利於節約大量耕地、淡水資源，極大減少農藥、化肥使用量。
不論是歐美國家吃的麵包，還是亞洲國家吃的米飯，其主要成分都是澱粉。據統計，澱粉占全球熱量攝入的80%以上。為了獲取澱粉，人類不得不開墾大量土地，消耗大量水資源，使用大量對環境有害的農藥，使用大量對生態系統有害的化肥來生產糧食。據統計，食品生產大約占據全球40%的耕地，產生了25%的溫室氣體。
農藥導致水中魚類大量死亡
如果能夠人工合成澱粉，那麼人類將不再需要通過繁重、低效的農業種植來生產人類主食，這將大大減少人類生產糧食對整個生物圈的不利影響，有利於改善生態環境。業內專家也表示，如果未來二氧化碳人工合成澱粉的系統過程成本能夠降低到與農業種植相比具有經濟可行性，將會節約90%以上的耕地和淡水資源，避免農藥、化肥等對環境的負面影響，推動形成可持續的生物基社會，提高人類糧食安全水平。
對於我國來說，一旦我國能夠將這些技術成果用於大規模工業化生產，那麼，我國將不再擔心糧食不夠吃，更不用擔心養殖業沒有足夠廉價飼料。對我國乃至全世界農業格局的影響難以估量！
2、人工合成澱粉過程需要大量吸收二氧化碳，有利於改善全球氣候變暖趨勢。
眾所周知，美國是世界上最強大的國家，號稱世界警察，在多數重要行業都舉足輕重。然而很多人卻想不通，人口不足我國四分之一的美國為何能有如此巨大的影響力。其實根本原因在於它控制了貨幣，以及糧食供應的主導權！
2020年5月5日，新華網報導，「美國每年向全球供應約1.5億噸的糧食出口數量。其中，大豆出口占全世界出口總額的37%，玉米占全世界出口總額的47%，小麥占全世界出口總額的22%，這是一組非常驚人的數字。」
世界各國糧食出口情況
美國最著名、最有影響力的戰略學家之一，基辛格曾說過：「誰控制的石油就控制了全球上的國家;誰控制了糧食，就控制了人類;誰控制了貨幣，就控制了全球的經濟。」
美國大量出口糧食的同時，日本、韓國等不少國家卻不得不大量進口糧食。如果美國突然減少糧食供應，那麼糧食將大幅度漲價，這也是很多國家不得不聽從美國的原因之一。
如果我國這項成果今後大量出口，那對現有世界格局將會造成什麼樣的衝擊呢？影響難以估量！
4、這項成果為人類星際移民奠定了生存基礎！
人類生存需要糖類、蛋白質、脂肪、氧氣，其中消耗量最大的是糖類，占比達到總消耗量的80%左右，而這裡的糖類主要是指澱粉。
氧氣可以通過電解水獲取，很好解決。至於人類所需的蛋白質，人類早就可以通過人工合成各種人類必需、非必需胺基酸來解決了。至於脂肪嘛，人體本身也能通過各種方式將蛋白質或者糖類物質轉化而來。所以只要解決人工合成澱粉的難題，人類就能通過人工合成的手段滿足人類生存的基本需求。
研究表明，在玉米等農作物種植過程中，將二氧化碳轉變為澱粉，共涉及約60步代謝反應以及複雜的生理調控，太陽能的利用效率不足2%。
植物光合作用產生澱粉的原理圖
中科院天津工業生物技術研究所的青年科學家團隊從頭設計出11步反應，不依賴光合作用，以二氧化碳、電解水產生的氫氣為原料，成功生產出澱粉，副產物是氧氣，整體能量利用率達到7%。
這項成果直接提供了人類生存所需的澱粉和氧氣兩大主要消耗物質。
據報導，這項人工合成澱粉的效率可達自然界農業生產方式的8.5倍，1立方米的生物反應容器就可達5畝玉米地的生產水平。這意味著，人類僅需要建立一個很小的生物反應容器就能滿足人類星際移民過程中的澱粉需求，順帶產生副產物——氧氣。在抵達人類要移民的星球時，人類也可以依葫蘆畫瓢，建造大量生物合成工廠，滿足人類生存需求。例如火星大氣中就含有大量二氧化碳，人類可以在火星建立這樣的合成工廠，生存澱粉等有機物的同時還能產生氧氣。
馬斯克提出火星移民計劃
通過上述分析，我們發現，通過二氧化碳人工合成澱粉這項技術意義十分重大，堪稱劃時代成果。唯一美中不足的是，這項技術什麼時候能夠大規模應用。
這項成果論文通訊作者、天津工業生物所所長馬延和強調，目前該成果尚處於實驗室階段，離實際應用還有相當長的距離，且面臨諸多挑戰。
據了解，經科技部批准，天津工業生物所正在牽頭建設國家合成生物技術創新中心。科研團隊的下一步目標，一方面是繼續攻克澱粉合成人工生物系統的設計、調控等底層科學難題，另一方面要推動成果走向產業應用，未來讓人工合成澱粉的經濟可行性接近農業種植。
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