我们的地球有着46亿年的历史，其中有生命的年月已经达到了35亿年。最初的生命出现在原始的海洋中，在漫长的进化中逐渐让这个世界变得丰富多彩。如今不管是在陆地还是海洋中，都有生命在自己的位置上发挥着作用。

各种生物并不是单独存在的，它们相互之间存在着千丝万缕的联系，比如地球上的食物链就是这样。用一个简单的例子来说，食物链就是“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，不管是高等还是低等的动物都在自然界中“各司其职”，是不可或缺的。

如果单纯从体力的角度来说，人类并不算是一种特别强大的生物。但是人类凭借着独一无二的智慧，在进化中逐渐脱颖而出，逐渐爬到了食物链的顶端，就算是那些强大的猛兽也不能够将人类作为一种毫无反抗能力的食物。

而人类在建立了文明之后也不再拘泥于捕猎和采集，而是学会了豢养牲畜、种植农作物，让我们时时刻刻都有充足的食物供应，也以此养活了更多的人口。现在地球上的数十亿人口，绝大多数都是靠着人类自己养殖的动植物活下去的。

重要的光合作用

在我们的食谱中，植物和动物是一样重要的。由于人类有吃熟食的习惯，肉类中的维生素等营养物质会在高温烹煮后被破坏，因此植物中的营养物质对于我们来说也非常重要，保持膳食的均衡摄入是保证我们身体健康的必要条件之一。

在植物的营养物质中，淀粉是非常重要的一种，我们平时大量摄入的主食中就含有丰富的淀粉，能够给我们快速补充能量。那么，植物中的淀粉又是从何而来呢？这就不得不说到植物的光合作用了。

光合作用是植物赖以生存的最重要手段之一。绿色植物能够通过体内的化学物质，利用光、二氧化碳和水合成有机物来维持生命的运转，在这个过程中还会释放出氧气。氧气是维持动物生存的必要物质，植物的光合作用是其主要来源之一。

这样看来，植物的光合作用对于世界上所有生物都是不可或缺的，更是我们呼吸的保证，食物的来源。今天人们对于绿色植物的保护，实际上也是对我们自己生存条件的一种保护，作为大自然的一部分，我们要摆正自己的位置，和大自然和谐相处。

中国的重大突破

在弄清楚了光合作用的原理之后我们也会产生这样的问题：是不是我们在今后也只能够依靠植物进行的光合作用来维持人类社会的运转呢？

其实科学家们也一直都在研究这个课题，我们现在已经能够通过人工合成的方式制造很多营养素，那么我们能不能用人工的方法去模拟光合作用，人为制造淀粉呢？这个计划在设想中虽然是可行的， 但是长久以来，世界上众多的科学家都没能够将这个计划变成现实。

然而，就在2021年的9月24日，中国科学院天津工业生物技术研究所宣布，中国已经成功使用二氧化碳合成淀粉，在这个过程中完全跳过了植物，完全利用自然界的无机物做到了这一点。

中国科学院的这一技术突破已经以论文的形式发表在世界权威科学期刊《科学》上，不光是中国科学界的一大步，也是人类在科技史上的重要突破。针对这一成果，世界科学研究界也给予了高度的评价。那么，中国科学家究竟是怎么完成从二氧化碳到淀粉的转化的呢？

如何使用二氧化碳转化淀粉

首先我们要明确一个问题，植物究竟是怎么进行光合作用的？植物首先会经历一个光反应阶段，在这个阶段植物体内的叶绿素会把接收到的光能转化为电能，再由电能转化为比较活跃的化学能，同时将这些化学能储存在ATP中，等待着暗反应阶段的来临。

在暗反应阶段，植物会将ATP中储存的活跃化学能转化为淀粉等糖类，这就是一种比较稳定的化学能了，也是我们最终想要得到的。在这个过程中，植物有数十种生物酶参与了反应，这也是我们人工合成淀粉的难点。

我们的科学家在进行人工的光合作用时，省去了植物其他用于维持自身存活的各种反应，其核心就是两步：先将氢气和二氧化碳合成甲醇，再由甲醇合成淀粉。

氢气可以通过电解水来得到，而电解水的电能将从太阳能中获得，然后利用人工生产的催化剂来让氢气和二氧化碳转化为甲醇。

这个过程并不难实现，难点是要将转化效率提上去。在我国科学家的努力下，我们成功将这个效率提高到了百分之十左右，比植物本身进行的转化效率要高得多了。

成功转化为甲醇之后，接下来就是难点了。植物中有数种不同的酶来让甲醇到淀粉进行转化，我们如何确定其中效率最高的种类，然后用人工制造这些酶呢？

很多国家的科学家都在这一步被难住了，我国也是经历了漫长的过程才做到这一点，我们没有尝试制造出一种自然界完全不存在的酶，而是在多种动植物体内提取和研究，找出其中效率最高的那些，然后将其组合并完成工作，最终完成了二氧化碳到淀粉的转化。

中国科学家的努力和意义

这个过程说起来似乎很简单，但是实践起来却是非常困难的。如果不是技术上的难度非常大，各国科学家也不会在这里陷入停滞这么久。中国研究者通过不同的思维方式达到了同一个终点，这无疑是值得赞扬的。

研究论文显示，用这种方式合成淀粉，其效率达到了玉米合成淀粉的8.5倍，远远超过了我们种植农作物的效率。而且这并不是一个对场地要求很高的反应过程，未来还有进一步简化的可能性。这个消息对于整个人类来说都是值得庆贺的。

以往人类种植的各种农作物，需要大概一亩地的产量才能够满足一个成年人一年的需求。而我们如果单纯只利用太阳能电池板来进行淀粉的人工合成，那么一个人一天大概只需要20平米，可以想象这对于土地资源是多么大的节约。

也许在未来，我们根本就不需要再用植物来满足人类能量的需要，植物将会单纯起到净化空气，恢复大自然的生机与活力的功能。而且我们未来如果去到外太空长期居住，也不需要费尽心思种植农作物了，只需要光能、水和二氧化碳就行。

未来的运用

不过我们也不能够因为这个突破而“得意忘形”，这只是我们在人工合成淀粉路上迈出的一小步，目前还完全处在实验室的阶段，还有各种各样的技术难关需要克服，不是短时间内就可以解决的。

想要在实际的生活中推广这项技术，首先要能够大量生产各种设备和催化剂，其次要将成本进一步降低。除此之外，还要找到应用这种淀粉的方法，植物的果实不止是含有淀粉这一项营养，要完全模拟出人工食物，还有很长的路要走。

当然，我们也不能够妄自菲薄，认为这是一种无用的技术。既然在全世界范围内引起了轰动，那么就意味着这项技术确实有实践的可能性。

对于中国来说，我们要更加重视这项技术，因为我们国家人口众多，粮食问题是困扰了中华民族几千年的大问题，如果能够在未来彻底解决它，那么我们国家就更加能够发挥自己的优势，还能够将节省的土地用于制造别的能源，也不会对自然环境造成更大的影响。

结语

人类不可能永远都依赖自然界提供给我们的一切物质资料，我们想往宇宙深处更进一步的话，那么就必须掌握人工制造各种必需物质的技术。现在看来，我们对于各种地球资源的需求在短时间内还是要持续下去，但是我们一直在向着这方面努力。

不光是人工合成淀粉，科学家们也在研究人工制造肉类的方法，一种是用动物细胞在实验室培养，另一种是利用植物蛋白制造。但不管是哪一种，现在都还不能够克服口感和成本两方面的问题，还需要继续进行技术上的改进才行。

我们的饮食文化丰富多彩，这是人类在千万年的实践中达到的成就，我们要想在短短数十年中完成彻底的改变和突破，这无疑是非常困难的。但是我们在各种科幻作品中也可以看到，人类在未来很有可能会完成全人工制造食品的革命。

尽管这些作品有虚构的部分，但至少说明我们大多数人都有这样的信心。到时候，人们的生活成本会不会进一步下降，地球上的人口会不会更多，那时候的人类社会又会变成什么样子呢？现在一切都还是未知的。