颠覆性突破!中国科学家用二氧化碳合成淀粉，究竟有什么意义?

食物和空气是所有生命得以生存的最简单需求，而对于人类来说，人体所需要补充的能量大量来自于所摄食物中的蛋白质、淀粉、脂肪、维生素、水和无机盐这六大类营养物质。

其中，人类惯性食用的主食类主要包含的营养物质就是“淀粉”，也就是一种高分子碳水化合物。是人体补充能量、瘦身排毒的食物元素。

在2021年9月24日，中国科学院天津工业生物技术研究所的相关研究员在国际学术期刊《科学》发表了关于淀粉人工合成方面的研究和实验结果，阐明了重大的突破性进展，完成国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的人工合成案例。

粮食的重要性

在中国我们可能还感受不到，但实际上在近四十年来，人类社会总体上还面临着严重的粮食危机和恐慌，全球性质的粮食短缺并不是意见稀奇的事情。

在2014年，粮农组织还发布了相关报告，指出全世界范围内的饥饿人口已经超过10亿人次，要是算上正在遭受营养不良的相关人员，这个数字还将接近30亿，具体什么概念呢？也就是全世界几乎有一半的人口因为粮食问题而遭受折磨。

所以，我国以袁隆平为代表的部分科学家一直都在研究关于杂交水稻的相关种植和改良办法，争取在原有的土地面积上最大程度扩大粮食生产。

从吃不饱到杂交水稻再到超级水稻，全国上下都知道袁隆平先生一直在致力于研究水稻粮食类作物的改良和发展，解决和改善了全国乃至实际上的人口饥饿问题。

杂交水稻

淀粉

淀粉（amylum）属于由单一类型的糖单元组成的多糖，即多聚葡萄糖，是高分子碳水化合物，其基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖，分子式为(C6H10O5)n。

淀粉主要从植物中获取，主要是植物的叶子经过光合作用产生了碳水化合物，再经过很多复杂的生物运转循环变化，产生一种酶促进生化反应，然后合成大分子的淀粉，并在细胞内囤积下来，一边促进植物的生长发育，一边积累跟多淀粉，最后成为动物所需要的营养物质。

植物光合作用

淀粉主要为生命提供营养物质。淀粉是一种有机物，会和人的唾液相互作用，淀粉酶先被分解成麦芽糖，然后再分解成人体可以吸收的葡萄糖。淀粉可以吸附很多种类的有机和无机化合物，有很强的吸附性质。是人类粮食中最主要的成分，也在很多工业原料中得到运用。

淀粉转化过程

一般来说，淀粉都是由植物通过光合作用，将现有的太阳光能、二氧化碳以及水转化而成的，那么今天要说的“合成淀粉”又是怎么来的呢？

合成淀粉

我们刚刚说过，天然的淀粉是由植物通过光合作用将二氧化碳和其他能量转化而来，于是就有科学家提出了想法：是不是可以利用二氧化碳和水，人工完成淀粉的合成呢？

这样的想法听起来几乎是天方夜谭，二氧化碳是一种空气，和粮食在物质区分上相去甚远，不能说是毫不相干，只能说是八竿子打不着的远的不能再远的关系，但空气也能成为粮食来源，你敢相信吗？

在9月24日版的《科学》国际学术期刊上，我国科学家马延和蔡韬就发表了关于人工合成淀粉的相关进展情况，用二氧化碳成功合成了淀粉，这简直就是生物科技上的颠覆性突破。

天然形成的淀粉中，自然光合作用下的合成和积累过程已经涉及到六十多步代谢反应和生理调控，但通过这些复杂的变化后，也只有2%左右的能量转化率。

对于人类来说，要得到合格的淀粉摄取，还要付出大片土地和淡水资源，等待一个作物的较长的生长周期，同时要面对农药、化肥带来的不利影响，最后才能抱得营养物质。但在这些作物生长过程中，还有很多其它因素会影响到它们的生长发育，比如最重要的气温变化。

简易气候变化对作物影响

那么二氧化碳合成淀粉的意义又在哪里呢？

现阶段全球的气温升高，大气中二氧化碳的含量相比正常环境中的含量严重超标，温室效应越来越显著。如果人类可以将空气中的二氧化碳转化为人体可吸收的有机物，那么这些气体不但有了其它更合理的用处，还可以缓解全球的粮食危机，这对全人类来说都是一项伟大的研究事业。

同时，这些淀粉还可以不受气温变化和植物生长周期限制，经过潜心研究和技术提高后提高能量转化率，就能实现“淀粉自由”，至少不会出下科幻电影中那些粮食危机带来的不得已场景。

那些年的人工合成

其实从科技发展以来，“人工合成”已经不再是一件稀奇的事情，人类历史上曾经也有过其他人工合成的事物，帮助人类度过一个又一个难关。

比如1939年青霉素提取和1965年我国人工合成世界首例结晶蛋白质膜岛素等，在今天，这些药物似乎没有想象中的那么让人给予期盼，但在过去，这些药物解救了很多人的性命和家庭。

时至今日，它们的成本从千金难求到普及到社会各个阶层，都是科学的进步和发展所带来的结果。