移民火星，喝西北风就能吃饱

大家还记得2015年的科幻大片《火星援救》吗？

在影片里，男主因意外而被遗落在外太空，而为了生存，他不得不在火星上种起马铃薯。

这堪称离谱的情节也在透露着，原来在太空干饭依然是个大问题。那除了种马铃薯还有什么其他方式吗？要知道，火星上最多的就是二氧化碳，比例高达96%，如果能将二氧化碳收集起来解决温饱问题，简直是一个超级粮仓。

随着一项新技术的发现，这些理想真的有可能变成现实，以后去火星生活不用苦哈哈的种土豆了，人类的太空探索也将不再受限于粮食。

9月24日，中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队首次实现了利用二氧化碳人工合成淀粉，相关研究成果以题为“Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide”发表于最新一期《Science》上，并被新华社、科技日报争相报道。

这一重大颠覆性成果，获得中外同行专家高度评价，认为这是“典型的0到1原创性突破”，是“扩展并提升人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破，是一项具有‘顶天立地’重大意义的科研成果”“将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。

好家伙，把二氧化碳直接变成淀粉，四舍五入是不是空气直接就能变出晚饭了？这项神奇的新技术，到底是怎么实现的？

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研究者做了什么？

淀粉不仅是粮食的最主要成分，同时也是重要的工业原料。作为一种高分子碳水化合物，它的合成与积累过程事实上相当复杂，涉及60余步代谢反应以及精妙的生理调控。

为了实现淀粉的人工合成，中科院研究团队从头设计反应链，在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

马延和团队设计的淀粉合成路径

步骤上，科研人员重新设计出了一条路径，只需要11步就能从二氧化碳人工合成淀粉。

效率上，从太阳能到淀粉的转化率为7%，是自然界合成淀粉的3.5倍。

合成速率上，相比自然界数个月的合成时间，实验室里只需大约4个小时。

最最重要的是，它不需要光合作用，完全通过纯工业/实验室合成，能让我们未来能够像工业发酵生产啤酒一样生产淀粉。

人工合成淀粉样品 来源：中国科学院科技摄影联盟

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未来应用方向

突破二氧化碳人工合成淀粉技术，对未来会产生哪些影响，到底有多重要？

首先，是粮食方面的影响。

马延和表示，这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式，向工业车间生产模式转变成为可能。

经过研究者的努力，最终版本合成淀粉的速率达到了玉米的约8.5倍。理论上说，1立方米的生物反应器每年可以生产相当于五亩玉米地年产量的淀粉。它在很大程度上，甚至可能是从根本上解决了困扰人们的粮食问题。

其次，是环境方面的影响。

如果未来该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，将有可能节约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，提高人类粮食安全水平。

而且，这一技术为碳的捕集、利用和封存提供了全新的循环方案。让排放在空气中的碳回到生产生活的循环中，实现二氧化碳回收利用，大大促进低碳生物经济发展，为全球碳达峰、碳中和目标起到重大的支撑作用。“碳中和”之类的环保问题，将再也不是问题，工业生产方面的限制也大幅减少。

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可以投入实际使用吗？

那么，上面介绍了这项技术的这么多作用，现在可以用空气造粮食了吗？是不是意味着我们可以不需要依赖农耕，直接用空气制造粮食和工业原料，真正实现“西北风喝到饱”呢？

这么说还为时尚早。作为实验室产出的初步成果，还需要科学家们持续的优化和推动，才能让这项技术走出实验室，投入实际应用，要真正实现以二氧化碳为原料工业制造淀粉，依然任重而道远。

当然，作为一个从0到1的突破，这意味着只要在这条路上持续的走下去。

总有一天，我们会完成工业化批量生产淀粉的事业，不再依赖于大量的土地种植，真正的从农耕文明走向更高的文明阶段。

相信在科研人员的不懈努力下，未来的“淀粉生产工厂”并不遥远。

参考资料：

1.https://mp.weixin.qq.com/s/csNUM2y3QIEvjkv4jWoiPg