以二氧化碳為原料，不依賴(lài)植物光合作用，直接人工合成淀粉——看似科幻的一幕，真實(shí)地發(fā)生在實(shí)驗室里。中國科學(xué)家首次實(shí)現了二氧化碳到淀粉的從頭合成，相關(guān)成果北京時(shí)間9月24日由國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線(xiàn)發(fā)表。

淀粉是糧食最主要的成分，通常由農作物通過(guò)自然光合作用固定二氧化碳生產(chǎn)。自然界的淀粉合成與積累，涉及60余步生化反應以及復雜的生理調控。人工合成淀粉是科技領(lǐng)域一個(gè)重大課題。此前，多國科學(xué)家積極探索，但一直未取得實(shí)質(zhì)性重要突破。

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員馬延和帶領(lǐng)團隊，采用一種類(lèi)似“搭積木”的方式，從頭設計、構建了11步反應的非自然固碳與淀粉合成途徑，在實(shí)驗室中首次實(shí)現從二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振等檢測發(fā)現，人工合成淀粉分子與天然淀粉分子的結構組成一致。

實(shí)驗室初步測試顯示，人工合成淀粉的效率約為傳統農業(yè)生產(chǎn)淀粉的8.5倍。在充足能量供給的條件下，按照目前技術(shù)參數，理論上1立方米大小的生物反應器年產(chǎn)淀粉量相當于我國5畝玉米地的年產(chǎn)淀粉量。

馬延和介紹，此次研究設計、組裝出一種自然界不存在的合成代謝途徑，并使其工作效率大幅高于自然生物過(guò)程，跨越了自然途徑數億年的進(jìn)化。這一突破，為淀粉的車(chē)間生產(chǎn)打開(kāi)一扇窗口，并為二氧化碳原料合成復雜分子開(kāi)辟了新的技術(shù)路線(xiàn)。

對于此次成果，德國科學(xué)院院士曼弗雷德·雷茲、美國工程院院士延斯·尼爾森等國際知名專(zhuān)家均給予高度評價(jià)，認為這一重大突破將該領(lǐng)域研究向前推進(jìn)了一大步。

中科院副院長(cháng)周琪說(shuō)，成果目前尚處于實(shí)驗室階段，離實(shí)際應用還有距離，后續需盡快實(shí)現從“0到1”概念突破到“1到10”的轉換。