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今日，人民日报、央视新闻、新华社等主流媒体报道了二氧化碳人工合成淀粉这一重大突破。  由中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队发表于Science上的论文成果显示，在实验室条件下，大约只需要4个小时就能合成淀粉，这一合成速率是玉米的8.5倍，从太阳能到淀粉的能量转化效率达到了玉米的3.5倍。 且经核磁共振检测，该合成淀粉具有与天然淀粉分子相一致的结构。  这一人工淀粉合成代谢途径（ASAP），应用分离自化工厂排放出来的高浓度二氧化碳作为原料，并利用生物酶催化剂，来实现从碳氢化合物到淀粉的生物合成过程。 从二氧化碳到淀粉合成，只需经过11步的反应，比起天然玉米作物从光合作用生产出来淀粉的60多步反应，大大提高了生产效率。 有网友评论“终于实现了喝西北风的愿望”  “一步搞定碳中和”  “另类神农？”  这波来自实验室“降维打击”的操作，堪称科幻小说里的情节，也的确是合成生物学领域的重大突破。 在工业生产的环节，造淀粉的机器该如何设计？这需要解决工程生物学工程设计方面的痛点。 在农业和粮食产业的环节，造出来的淀粉人能吃吗？或者牲畜能吃吗？会不会有什么不良反应？这也需要经过漫长考验。 带着许多疑问，我们即时采访了唐雪明和陈曦教授，两位教授都曾在造就Talk中做出过精彩的演讲，对于这一突破也都分别有着不同角度的看法，以下是他们的解读： 这项工作是淀粉糖合成领域的一项里程碑式的突破性进展，通过化学催化与生物催化的有机结合，极大地简化了淀粉的合成途径，为粮食和食品原料的人工生物合成制造提供了范式。 首次实现了不依赖光合作用，利用二氧化碳从头合成淀粉。与传统种植玉米相比，这种人工合成方法极大提高了合成速率。 整个合成过程使用了多种动植物、微生物来源酶，并进行了理性设计和蛋白质定向进化。 这些酶催化体系的模块化组合，形成了“搭积木”合成的方式，从顶层设计开始，有机简化了合成途径。 体外生物合成原料不再受限于生物体对产物的耐受水平，理论上可以线性放大。 就像文章中所说的“搭积木”一样，这是一项精彩的原创性高技术“游戏”。 这项工作的关键技术是多种生物酶的筛选、克隆表达和定向进化工作。 这是从0到1的原创性突破，但离真正的应用还有很长的路要走。 酶的生物合成成本、合成原料的成本及其纯化成本等，可想而知，在目前还是相当高的。 研究更多地展示了合成生物学在未来粮食和食品原料人工生物制造的巨大应用潜力。 陈曦 二氧化碳加氢气制甲醇，这个过程是在化工界颇受争议的，会导致甲醇成本巨幅提高，失去经济价值。 同时在后面的“搭积木”过程产品——淀粉，也会有大量的能耗，它的排放量，其实是相当惊人的，因此很容易导致这个合成淀粉能耗高、排放高、价格高的问题，在未来的应用落地中存在比较大的阻碍。 总结而言，这是一项突破性的成果，在能耗和转化速率上可能还存在着很多的阻碍，也将对我们国家的碳中和、粮食产业、生物工程方面产生深远的影响。 这个事情本质是这样的：第一步，二氧化碳加氢气合成C1——不出意外就是甲醇。那么，二氧化碳加氢气制甲醇，这个过程就本身是在化工界颇受争议的。为什么呢？  道理很简单，在理想状况下，二氧化碳是300元一吨，氢气是1万元一吨，这样制备的甲醇也是近万元一吨的，而当前市面上甲醇大概是1000元一吨，所以这第一步制备出来的甲醇本身就大亏特亏了。 第二步，这个甲醇以“搭积木”的方式经过好几步制成淀粉。但实际上甲醇在化工上可以合成任何的氨基酸，可以合成任何的有机物，所以合成淀粉这一步其实也并不难，这个在专业领域我们叫做“化工农业”。 那么这篇文章就是把二氧化碳制备的甲醇和甲醇合成氨基酸，或者甲醇合成淀粉这两步放在一起了。 而它的基础原料——甲醇，就已经是1万块钱一吨的价格，就会导致后面合成的淀粉可能是十几万一吨。  这合成的淀粉就是个天文价格，同时在后面的“搭积木”过程也产生了大量的能耗，所以是高能耗过程，它的排放量，是相当惊人的，因此最终的结论就是这个合成淀粉能耗高、排放高、价格高。 另外，在所有碳分子里面，二氧化碳是能量最低、也是结构最稳定的一个分子，将二氧化碳转变成任何其他碳的化合物，都是需要花费巨额的能量的。  在这个工作当中，既然已经得到了C1——本身就是甲醇，已经花费了高额能量，还在C1基础上进一步把它变成C10或者更大的分子，消耗的能量可能就得翻十倍。 实际上就是花了100倍的能量去将二氧化碳转化为淀粉，那么这毫无疑问是非常不经济的。 如此一来，这样去利用二氧化碳的话，实际上是不具有落地价值的。 写在最后  |
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