细胞|“人工合成淀粉”背后_

“脱离光合作用、植物和土壤，中国科学家以二氧化碳为原料直接人工合成了淀粉……”近日，中国科学院召开新闻发布会介绍了这一激动人心的科研成果，论文也在权威学术期刊《科学》上发表。在努力实现碳达峰、碳中和目标的当下，合成淀粉让人们产生了无尽美好的想象，甚至有网友惊呼：“‘喝西北风’将来可不再是一句笑话了。 ”
虽然从实验室走向工厂还有漫漫征途，但人工合成淀粉仍然是具有突破性和原创性的重大科研成果，其背后是在全球方兴未艾的合成生物学。中国科学院院士邓子新告诉采访人员，合成生物学是生命科学领域的一门新兴工程科学，其实质是在工程学思想指导下，按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系，通过构造人工生物系统来研究生命科学中的基本问题，应对人类面临的重大挑战，因此，它被多国认为是未来的颠覆性科学技术。
目前，国内外合成生物学正在创造越来越多的科技成果。多位专家学者告诉采访人员，在合成生物学领域，中国几乎每隔几个月都会有比较重大的科研成果诞生。淀粉之后，我们或将迎来更多新的“合成” 。
文、图/广州日报全媒体采访人员武威（署名除外）
重大突破：
“从最原始的地方开始做”
众所周知，淀粉是粮食最主要的成分，通常由农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产。自然界的淀粉合成与积累，涉及60余步生化反应以及复杂的生理调控。
中科院的新闻发布会介绍，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和带领团队，采用一种类似“搭积木”的方式，从头设计，构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。经核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。
实验室初步测试显示，人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。在充足能量供给的条件下，按照目前技术参数，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。
马延和的科研突破，在我国科学圈引起热议。清华大学化学工程系教授陈国强告诉采访人员：“人工合成淀粉是具有很大突破性的科学进展，其突破性在于淀粉的合成工作全是在细胞外进行。以往，像淀粉这样比较复杂的化合物的聚合一般是需要在细胞内完成。马延和团队首次把所有试验操作放到细胞外，这是重大突破，也是一个非常典型的合成生物学成功案例。除了淀粉在细胞外合成，他们同时构建了完整的代谢路径，利用细胞外的酶来促进其反应，这是很好的突破。 ”