从0到1的突破！(2)

　　为将设计蓝图变为现实，科研人员还挖掘与改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将一碳的甲醇转化为三碳的二羟基丙酮，进一步转化为六碳的磷酸葡萄糖，最终合成了直链和支链淀粉。

　　“这是实现人工光合作用合成淀粉的一种过程。”马延和说，从科学突破角度看，这一人工途径的淀粉合成，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。

　　从技术创新角度看，通过发展高效的人工催化剂和生物酶，研究团队从6568个生化反应中设计形成固碳与人工合成淀粉新途径。按照20%的光电转化效率计算，这条化学、生物杂合的人工合成淀粉新系统，理论能量转化效率可达7%，其淀粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。

　　这意味着什么？蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，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产量（按我国玉米淀粉平均亩产量计算），“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗”。

　　应用前景

　　在江南大学原校长、中国工程院院士陈坚看来，食品生产大约占据全球40%的耕地，产生了25%的温室气体，作为最主要的粮食成分之一，淀粉的可持续供应是人类未来面临的重要挑战。这项研究成果将化学与生物的方法相结合，采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这项研究工作是典型的从“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。

　　马延和表示，如果未来该系统过程成本与农业种植相比具有经济可行性，并实际应用，将有可能节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平。

　　不过，他同时强调，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，且面临诸多挑战。

　　“后续，研究团队还需要尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换，让这项技术最终成为解决人类发展问题的有效手段和工具。”中科院副院长周琪表示，中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。

　　“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。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。”周琪说。（记者 沈慧）

(责编：王仁宏、连品洁)