北京时间9月24日凌晨，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队的科研成果发表于国际权威学术期刊《 科学 》，首次实现了 利用二氧化碳人工合成淀粉 ，取得了国际意义上的突破性进展。 研究成果发表于学术期刊《科学》 好家伙，把 二氧化碳 直接变成 淀粉 ，四舍五入是不是 空气直接就能变出晚饭了 ？这项神奇的新技术，到底是怎么实现的？ 01
研究者做了什么？ 研究者最关键的工作，在于 设计了一条全新的人工合成路线 。它只需要 11步核心生化反应 ，就可以完成从二氧化碳到淀粉的转化。 反应路线的设计从理论计算开始，研究者以 甲酸（或甲醇） 作为起始反应物，通过计算机分析起草了可能的反应路线。这听起来似乎轻松，但此后的调试和优化才是真正困难的部分。因为即使是理论上可行的反应路径，在现实中也常会遇到许多不可预料的问题（例如不同催化酶的难以适配），导致实验失败。 为了解决这些问题，研究者将整个淀粉转化的过程拆分成了 四个模块 ，并将这些模块 逐一进行优化 。他们在 31种生物体 的 62个催化酶 里筛选出了 10种 ，去参与 11种最优转化反应 ，使得每一步都最有效、最高产。这样一来，他们就得到了 人工淀粉合成路径的1.0版本 。在后续的研究中，作者们又对初始版本进行了改进，利用各种 工程修饰的酶提升反应的转化率 ，由此得到了 2.0版本 的反应路径。 马延和团队设计的淀粉合成路径，看不懂就对了 图片来源：Cai et al., Science 373, 1523–1527 (2021) 在此之后，研究者又在反应路径的前面加上了关键的步骤：让本文主角 二氧化碳与氢气结合变成甲醇 。这样一来，就实现了从二氧化碳转化到淀粉的全过程。 这一步反应使用了 氧化锌-氧化锆 的无机催化剂，在 高温高压 的环境下进行。加上这一步骤，并改进了底物竞争等一些问题，就形成了反应路径的 3.0版本 。最后，通过更换路径中的部分反应酶，作者还可以可控地产出直链淀粉或者支链淀粉，而这也是他们目前的最新版本（ASAP 3.1）。 人工合成的淀粉产物 图片来源：央视网 经过研究者的努力，最终版本的产率比1.0版本提升了 将近一百倍 ，同时，它合成淀粉的速率也达到了 玉米 的约 8.5倍 。理论上说， 1立方米的生物反应器每年可以生产相当于五亩玉米地年产量的淀粉 。 马延和介绍研究成果 图片来源：新华社 02
能量从哪儿来？ 虽然和 植物 的 反应途径不同 ，不过在这里研究者也利用了 太阳能 ——确切地说， 是首先利用太阳能发电，然后利用电能制氢，再将氢气用于合成反应 。除此之外，人们还需要一些额外的能量用于维持第一步反应的高温高压环境，以及用来获取反应所需的酶。 03
那么，现在可以 用空气造粮食了吗？ 这是不是意味着我们可以不需要依赖农耕，直接用空气制造粮食和工业原料，真正实现＂ 西北风喝到饱 ＂呢？ 这么说还为时尚早。在这项研究中，人工合成淀粉的速率是自然渠道玉米淀粉合成速率的8.5倍， 确实为实现高效的工业化淀粉生产提供了可能性 。但是，作为实验室产出的初步成果，还需要科学家们持续的 优化和推动 ，才能让这项技术走出实验室，投入实际应用。 只有人工合成淀粉的 经济可行性 能与传统农业生产比肩甚至更高，才有可能让工业车间生产模式完全取代植物原料的提取，节约耕地和淡水资源的同时，降低人类生产对 地球环境造成的负面影响 。 人工合成淀粉效率高于农业生产 图片来源：央视网 不过，这一技术确实为 碳的捕集、利用和封存 提供了全新的循环方案。让 排放在空气中的碳 回到生产生活的循环中，不仅可以回收利用二氧化碳，还能生产人类赖以生存的食粮，可谓一石二鸟，从而大大促进了 低碳生物经济发展 ，为全球碳达峰、碳中和目标起到重大的支撑作用。 将来，我们说不定也能到火星之类的地方收集大气二氧化碳，并解决太空探索的温饱问题。 或许殖民火星都不需要再种土豆了 图片来源：电影《火星救援》 这项研究还为 复杂分子 的 人工定向合成 打开了大门。 2019年，美国加州大学伯克利分校的华人科学家杨培东团队潜心钻研 人工光合作用 ，成功在实验室中将二氧化碳不定向转化为多种 简单糖类化合物 ，而此次马延和团队则具有创新性地 创建了人工产出复杂碳水化合物的路径和技术 。 下一次，被合成出来的会是什么呢？ 参考文献： [1]Cai et al., Science 373, 1523–1527 (2021) [2]Wang et al., Sci. Adv. 3, e1701290 (2017) [3]https://news.cctv.com/2021/09/24/ARTI3OxSZczVBdMJatgE8rFI210924.shtml [4]www.cas.cn/cm/202109/t20210924_4806819.shtml?from=timeline [5]https://chemistry.berkeley.edu/news/peidong-yangs-lab-awarded-co2-challenge-grant-nasa
到底能不能把屎把尿？没有标准答案，但这是我听过最合理的建议06岁育儿经文福林妈咪妈！跟你说多少遍了不要把孩子，你咋就不听呐？咋了？你老公小时候就是被这么把大的，也没见他有啥问题，你就是信科学信迷瞪了！说多少遍你就不听！我看你就是懒的，非给高情商解决婆媳矛盾，5种方法不妨一试，别再当孩子面吵架了文福林妈咪女性生产之后是要度过一个很漫长的时期，这个时期除了和自己的孩子磨合以外，还需要和自己的婆婆磨合，因为针对孩子的教育，婆婆和我们总是持有两种不同的观念。就有这么一位婆婆，他宝宝开口说话晚吐字不清？三种错误的引导方式，希望你没做过文福林妈咪很多宝妈们都希望自己的宝宝聪明伶俐，都盼着宝宝早日开口说话。当听到宝宝开口说的第一句话时，宝妈心里或多或少都有些成就感。可是，如何正确地引导宝宝说话，宝妈们都做对了吗？首喝奶前和喝奶后，宝宝表情变化太真实了，喝了几两啊醉成这样？06岁育儿经文福林妈咪养孩子的过程就是一个痛并欢乐的过程。痛呢，可能是你凌晨三点起来喂奶的时候，你娃一口给你咬精神了也可能是你半夜起来哄娃睡，摇断胳膊，颠断腿，娃还精神抖擞瞪着眼睛2岁孩子总爱乱拿别人东西？别骂孩子小偷，很可能是物权敏感期文咖喱编辑福林妈咪一位妈妈带着刚刚能够独立行走的儿子逛街。走过一个卖零食的店时，宝妈进去看看要给儿子买点儿啥，结果儿子伸出小手，拿了人家一块巧克力。宝妈看到后尴尬地看了看四周，发现张歆艺羡慕袁弘活得潇洒，原来有娃以后，只有女人被改造文福林妈咪美国作家罗伯特詹姆斯沃勒的同名小说改编的电影廊桥遗梦中有这样一句台词你不明白，没人明白当女人做出抉择，去结婚生孩子时，在某方面她的生命是开始了，但是在另一方面却停止了，她4岁女孩儿被说像爸爸崩溃大哭，爸爸伤害不大但侮辱性极强文丨福林妈咪一个4岁的小女孩儿过生日的时候正在开心的吃蛋糕，突然听到有人说，她长得像爸爸。刚刚还开心无比的孩子瞬间哭泣，我不要我不要！妈妈不解，怎么了乖乖？孩子还没搞清楚自己为啥伤孩子犯错后，家长常见5种错误教育方式！应该怎么做，父母请看完文丨福果妈妈最近经常在网上看到这样的视频，小孩子躺在地上大声哭闹，而爸爸妈妈在一旁静静的看着。网友看了之后都在调侃，孩子们这套不管用，都是爸爸妈妈当年玩儿剩下的作为一个妈妈，看见孩爸妈带孩子买平板，服务员请7年后来取货！孩子的眼神让人深思文丨福林妈咪这个里面游戏多，就买这个吧。先生，请问您这是买给谁的呢？我儿子。您的孩子今年多大呢？5岁。麻烦您7年以后再来取货。爸爸听到这句话，不可思议的看向售货员你在说什么？服务员在一个控制型父母之下，孩子的生活是怎样的？这就是他们的心声文丨福林妈咪偶遇一位朋友，尚未寒暄，她就急急拉着我的手，万分沮丧地说你说我有多失败，辛辛苦苦将女儿培养到大学毕业，毕业的时候，也为她谋到一个好职位，只等她回来就一切随顺，谁知她报名孩子窝里横外面怂？5岁以下没定型，父母可以这样一步步引导文丨福林妈咪在世界紧密联系的今天，人与人之间的相互合作变得愈发重要，交际能力成为当代社会人必不可少一项的生存技能。正因如此，人们对原本并无优劣之分的性格开始有了好与坏的评判。内向作