顛覆性突破!中國科學傢用二氧化碳合成淀粉,究竟有什麼意義?

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1965年,我國科學傢完成瞭一項舉世矚目的成就,那就是合成瞭具有生物活性的結晶牛胰島素,並且無償將生產方法公開,成為瞭世界很多糖尿病患者的福音。

而如今,在合成天然的有機物方面,我國又有瞭一項舉世矚目的成就,那就是直接利用二氧化碳合成淀粉!采用階梯式的堆積方式,將二氧化碳這種無機物轉化為瞭可供人體營養的淀粉,這種技術的意義實在是太大瞭。迄今為止人類還沒有脫離自然界,其實就是因為人類本質還是動物,必須從自然界中攝入現成的有機物才能存活。

淀粉在人體內可以經過復雜的生物轉化,轉變成脂肪等物質,再加上一些必要營養元素的攝入,人類能夠正常地生長發育繁殖。淀粉是很多生化代謝的基礎,它的小分子組成或者是代謝的中間產物都具有十分重要的生理學作用。而據報道出來的消息,我國這種生產淀粉的方式,比傳統的農業高8.5倍。這就無敵瞭,繞過瞭光合作用還能有如此高的效率。

人類對自然的改造很強,以至於現代的地球很多生態環境退化,反過來又會影響到人類。但是這一切是如何發生的呢?人類的農業需要占據大量的田地,牧業需要占據大量的草地,林業需要占據大量的叢林。其實是人類在和植物爭奪陽光的輻射面積,俗話說萬物生長靠太陽,占據更多的陽光資源就能生產更多的食物。

原始時代人類的生產力很弱,所以對自然的改造力量也很弱,更多的是因為直接的捕獵、采集活動導致動植物的滅絕。在現代的生產技術加持下,人類對自然的改造能力日益加強,人口數量迅速增加,因此進一步增加瞭對陽光資源的需求。而這導致大量的野生動植物資源失去瞭原有的傢園,這種方式還是直接從根上斷瞭野生動植物的活路。對於人類來說,直接占據寶貴的陽關資源是最高效的生產方式。

學過生物學的都知道,地球生物靠植物支撐,植物葉片中有葉綠素,可以通過光合作用固定陽光中的能量,通過復雜的生化反應,將二氧化碳和水合稱為淀粉,淀粉又經過轉化可以聲稱脂肪、氨基酸等物質。綠色植物在絕大多數情況下都是生態系統的生產者,還有極少數小型生態系統靠化能自養菌。綠色植物的光合作用最需要的是什麼呢?關照資源!

所以現代人類的生活模式影響到整個地球的生態。人類作為動物,人體不具備合成淀粉等生命必需營養元素的能力,目前依然隻能從自然界攝入現成的有機物,所以人類的農牧林業的發展就是在和地球的野生動植物資源競爭陽光資源。在西方,有些國傢為瞭平衡碳排放,減少人類對環境的破壞,開始投資所謂的人造牛肉,也就是通過人工的方式合成牛肉。

曾經的世界首富比爾蓋茨名下就有這樣的企業,不過牛肉的有機物很復雜,現代的生產方式主要是通過培養細胞的方式,動物細胞有很強的全能性,還有貼壁生長的特性,十分是適應於人工培育。隻不過目前這種技術的缺陷在於始終難以降低成本,主要是用細胞的方式培養肉類,需要保持嚴格的無菌環境。另一方面則是通過合成肉類中的各種有機物的方式生產人造肉,生產成本依然是比較高。

這種直接繞過光合作用、生產效率更高地獲得淀粉的方式,對未來的農牧業甚至航天都有重要的意義。在農牧業上,我們不需要占據那麼多的土地,就可以生產足夠的淀粉,然後再經過生物轉化變化為蛋白質、維生素等有機物,意味著環境可能持續改善;而這種方式是利用二氧化碳合成淀粉,也就意味著我們可以用技術手段將大氣中的二氧化碳轉化為有機物,及固定瞭碳又產出瞭有機物。

業內專傢稱,如果未來二氧化碳人工合成淀粉的系統過程成本能夠降低到與農業種植相比具有經濟可行性,將會節約90%以上的耕地和淡水資源,避免農藥、化肥等對環境的負面影響,推動形成可持續的生物基社會,提高人類糧食安全水平。同時這一技術可以突破陽光的利用效率,還將為我國碳達峰、碳中和的發展目標提供一種新的思路。

這就非常厲害瞭,有助於我國人與環境和諧發展的目標,同時在未來的應用場景也非常多。長久以來,限制於火箭的推進技術,仍然是用火焰這種低效的推進方式,飛船的運載能力受限,可是這種技術卻可以用更高的效率人工合成有機物,那就意味著未來就算是星際航行,也不必要帶那麼多的食物,就靠搜集宇宙中存在的各種元素就可以制造人類所需要的食物。

淀粉有很廣闊的工業、農業應用前景,實現淀粉的人工合成是一個巨大的成就。如果未來人類再實現瞭可控核聚變等能源供應模式,意味著能源基本不會出現短缺的可能,而輔助於有機物的人工合成,那麼宇宙之大,人類皆可去得,不必要再停留在地球上鬥個你死我活。’目前的難題是跨越實驗室,將這一技術工業化,如果能做到那真的是功在千秋。

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  • 本文由 发表于 2021年9月25日
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