太厉害了!中国科学家用二氧化碳合成淀粉,这种技术究竟多厉害?

人们都说我国是一个药物研究较为落后的国家,新中国成立后也没有合成几种药物,这一定程度上是事实,药物研究需要周边设施的配套,在经济较为落后的年代确实很难。但是我国也有很多显著的成就,拿出来单说可以说诺贝尔奖也难以衡量。

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1965年我国成功合成了结晶牛胰岛素,这种物质的结构虽然是国外首先明确的,但是却由我们首度合成,而人工合成牛胰岛素的生产效率更高,经过严格鉴定,它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。而这种物质可以用于糖尿病的治疗,全世界糖尿病患者很多,胰岛素类的物质则有助于治疗糖尿病。

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而如今,又一项杰出的成就由我国的科学家完成,那就是利用二氧化碳经过仅十多步复杂的生化反应,最终合成淀粉。在自然界植物合成淀粉需要60多步复杂的生化反应,中科院的天津工业生物技术研究所从头设计,采取类似于搭积木的方式,仅仅经过11步就完整地实现了从二氧化碳到淀粉的合成。目前该研究成果发表在自然杂志上。

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而且这种生产方式的效率极高,在实验室内通过这种手段生产淀粉的效率是传统农业生产效率的8.5倍!只不过暂时来说,这种技术还没有商业运用的价值,还需要进一步研究,降低技术的使用门槛,降低运用该技术时所需要的资金、时间投入。但是一旦能大规模投入应用,那意味着我们可能不需要种植那么多的粮食就能获得足够的淀粉,用于农牧业等很多场景,而农业生产也可以开发其它的用途。

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对于人类来说,淀粉主要从植物的果实中获取,比如米面的主要成分之一,它较为容易消化,经过肠胃的吸收后很快就能提升血糖,所以有利于人类的劳动。植物的种子是人类主食的食物之一,在工业革命以前生产力不是很发达的时代,依赖小麦、水稻等人类建立了文明,农耕文明生产力更高,养活了众多的人口,而牲畜也需要依靠植物产生的有机物,牧业同样离不开淀粉。

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在自然界中,淀粉是植物利用阳光中的能量合成的有机物质,植物的叶绿素在阳光的照射下可以发生复杂的生化反应,促进儿氧化碳和水的化合作用,物质间电子的转移,使得化学基团之间的生化反应能够进行。而动物则不能合成淀粉,只能摄入现成的由植物合成的淀粉,形成了复杂的生物链,最初级的消费者以及刺激消费者,食肉动物通过吃其它的动物获取所需的淀粉。

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生物生存需要几大类的营养物质,包括水、无机盐、碳水化合物(包括淀粉)、氨基酸、维生素、微量元素等,任何生物都必须这些营养成分,缺少其中一种都可能造成营养不良。人类是杂食的动物,杂食扩充了食物的种类,这有助于人类在残酷的自然界中生存下去。可是淀粉依然是一种必不可少的有机物,而且现代世界上还有人类处于饥饿之中,用更先进的工业技术生产淀粉也能解决一部分饥饿的问题。

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在世界上,已经有大的资本家,比如比尔盖茨等因为环保的问题开始涉足人造牛肉的生产,是希望在实验室中用生物的细胞或者从头设计合成复杂的有机物,最终组成类似于牛肉的肉食品。这种技术有助于减排,不过目前面临的情况也是一样的,那就是生产的成本较高,而这种生产模式其实和养牛也差不了太多,牛的生长发育需要大量的营养,用细胞培育人造肉同样要消耗大量的营养,最终还是造成了碳的排放。

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而我国的这种人造淀粉的技术,则有助于固定大气中的二氧化碳,实验室中已显示这种技术的生产效率比传统农业还高很多,一旦能够投入实际运用,可以创造的商业价值是很庞大的。而且合成淀粉也只是一个开端,未来还可能合成人类所需的各种营养素,那意义就更重大了,意味着人类可以直接用阳光等能量促动化学反应合成人体所需的所有有机物!

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业内专家称,如果未来二氧化碳人工合成淀粉的系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性,将会节约90%以上的耕地和淡水资源,避免农药、化肥等对环境的负面影响,推动形成可持续的生物基社会,提高人类粮食安全水平。同时这一技术可以突破阳光的利用效率,还将为我国碳达峰、碳中和的发展目标提供一种新的思路。

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页面更新:2024-03-16

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