【人工合成淀粉：迷宫寻途2000天】2015年初，还在国外访问交流的蔡韬接到了马延和的电话：“未来所里计划做人工合成淀粉的项目，凭空制造。”
“凭空制造？这可能吗？”他有点惊讶。
6年后，他们把不可能变成了现实。中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称中科院天津工业生物所）通过复杂代谢途径的从头设计与精准调控，在国际上首次实现电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉。9月24日，这一研究成果于《科学》在线发表。
图：实验人员在做淀粉遇碘显色试验。 倪思洁摄
△ 从0到1 从无到有
淀粉作为一类重要的高分子碳水化合物，为人类生存提供了所需的热量。1万多年来，农业种植都是生产淀粉的唯一途径。
可植物光合作用的能量效率低、生长周期长，为了应对粮食安全问题，科学家探索出了杂交育种、模块育种、分子育种等办法，还建立了人工光合系统。
“但这些都没有脱离植物本身的固碳模式。就像是跑得再快，本质上还要依靠双脚。能不能跳出这个模式，造一辆汽车呢？”中科院天津工业生物所所长、人工合成淀粉项目首席科学家马延和说。
与此同时，我国的二氧化碳减排压力巨大，而以二氧化碳为原料合成所需物质是摆在所有科学家面前的一道难题。
“利用二氧化碳合成淀粉”，一听说这个项目，即便是领域内的知名专家也纷纷摇头，“植物的光合作用已存在十几亿年，至今还未完全弄清楚系统机制，你们能从头合成”？
大家的质疑不无道理，这是从没有人做过的事，翻遍所有文献库，也找不到任何关于合成路径、研究方法的线索。
2018年7月24日下午，中科院天津工业生物所副研究员、人工合成淀粉项目经理蔡韬在实验室楼上的会议室里，准备参加中科院重点项目阶段评审会。自立项以来，他和同事已试验了两年多，尝试了无数次，但都以失败告终，眼看着为期3年的项目就要完结，他们的压力积攒到了最大值。
3点多钟，蔡韬接到了实验室技术员乔婧发来的一张照片。照片中并排的3个试剂管，中间的碘溶液呈淡淡的蓝紫色，与左右两边的无色和深蓝色状态对比明显。
“两边的是对照组，中间的是最新一次的试验结果，与碘溶液反应变蓝。”乔婧说。
蔡韬立即打电话确认，得到肯定的回复后，仍不放心，一路小跑至实验室，直到亲眼见到试剂管，他才抑制不住地喊道，“太好了！太好了！我汇报时终于可以说‘制造路径全线打通’。”
技术员孙红兵记得，那天大家都很开心，蔡老师一改往日的严肃，脸上挂满了笑容。
“相当于长征路上的遵义会议。”“那真是我见过最美的颜色。”蔡韬对《中国科学报》记者说。
至此，人工合成淀粉正式迈出了“从0到1”的一步，人类对于生命科学的认知边界又拓宽了一点。
△ 迷宫寻途 从有到优
成功的喜悦抹平了此前所有的遗憾，以至于他们在讲述研究历程时，会下意识地将前期困难一笔带过。
可最初接到这一项目时，就连他们自己都不相信能做出来。自然反应中，淀粉合成与积累涉及约60步代谢反应和细胞器间运输，在工业生产中，必须将其简化，又必须保证所有反应的充分和精准。
因此，如何将农业中复杂的合成途径简化为工业生产所需的简单合成途径，是人工合成淀粉面临的最大挑战。
经过计算机算法挖掘和筛选，研究人员在起点二氧化碳和终点淀粉之间，最终锁定了30条可能的路径，每一条包含9~12步重要反应。
每一条可能的路径都是一座“迷宫”。他们就处在每座首尾相连、层层嵌套的迷宫入口。每一座迷宫中又有数个“关卡”，也就是生化反应，想要过关，必须寻找到相应的“钥匙”，即能催化反应的特定的酶。
等到好不容易通关时，往往还是见不到淀粉。毕竟可能的路径有30条，只有走对了唯一的一条，才算成功。
“这些被看作‘钥匙’的酶可能存在于自然界中，也可能并不存在，需要重新设计。最难的是，不同于‘一把钥匙开一把锁’，同一个酶能催化多个反应，但又会带来‘副作用’。”蔡韬说。
6年中，有近一半的时间，他们都卡在这些不同的路径里，有时找不到高效催化反应的酶；有时酶会优先和前面的底物反应，而后面的底物无酶可用；有时只能走通某一部分。
为了通过迷宫中的层层关卡，蔡韬等人与十几个课题组合作。“一个团队力量有限，希望能找到细分领域里最专业的人来合作。”他说。
那时的孙红兵、乔婧都变得异常敏感，她们怀疑自己做的每一个步骤。“可能是溶液加错、剂量没看准，是自己犯了低级错误”。可每一次重复后，她们不得不面对的事实是，操作没有错误，这条路行不通。
“与课题组同时进行多个课题不同，我们是项目制管理，6年中只有这一个项目，所以无论遇到什么都不会放弃。”蔡韬说，“最坏的结果就是失败，科研中的失败再正常不过，大不了从头再来。”
一次，蔡韬外出交流，会上有位科学家提出“利用二氧化碳电/氢还原合成甲醇”。“听到这个思路的一瞬间，我打了个激灵，脑子像通了电一样。我们是不是能以此为鉴，先将二氧化碳转化成甲醇，再将甲醇合成淀粉？”他说。
后来，便有了那张碘溶液呈淡蓝色的照片。
9月15日，《中国科学报》记者在中科院天津工业生物所看到，蔡韬手持一个15毫升的离心管，里面装有大半管的白色粉末，他介绍，“这是利用二氧化碳合成的第一管淀粉，与植物提取淀粉一模一样。”
如果说2018年他们完成了“从无到有”，那么从2018年至今，他们实现了“从有到优”。
△ 走出迷宫 探寻未知
在人工合成淀粉的试验中，蔡韬要找“最简单的路径”，在生活中，他也是如此。从家里到研究所，通常他会选择转弯最少、红绿灯最少的那一条路，慢慢地走。“这条路最直，行人也少，便于专心思考问题。”他说。
在孙红兵看来，蔡老师太想做成了，他满脑子都是项目，只要讨论试验，他的双眼便会立刻亮起来，声调也变得丰富。
“最让我感动的是，为了让我们专心试验，他会铺好所有的路，大到试验设计、与其他合作者沟通试验技术，小到买三角瓶、试剂管，6年来的每一天，他一刻都不愿耽搁。”孙红兵告诉《中国科学报》。
也正是如此，他们才能在相对短的时间内，完成对关键酶的定向改造，耦合从二氧化碳到甲醇的化学过程与从甲醇到淀粉的生物过程中反应条件的兼容，最终将合成效率提高130倍。与植物自然生成相比，其碳转化率提高了20~40倍。
实验室的小会议室，见证着他们的每一次讨论与争执，也见证着71页论文文稿的55次修改。
“蔡老师对文稿熟悉到什么程度呢？前几天我们需要查两个单词，单词所在的页数和位置，他脱口而出。”孙红兵说。
有一次，蔡韬改累了躺在床上休息，收到中科院天津工业生物所研究员江会锋发来的一个链接，标题中，他隐约瞥见了二氧化碳、淀粉的字眼，当即从床上弹起来，困意全无，心怦怦地跳，“不会有人已经做出来了吧”，他紧盯着手机加载条，直到看完摘要才长舒一口气，“原来是不同的研究，虚惊一场”。
科学研究令人着迷和残酷之处均在于此，当研究者身陷迷宫，在各个关卡奋力拼搏时，往往不知道领域内有多少位“竞争者”，更无从得知彼此的进度。他们只能逼迫自己快一点，再快一点，因为开拓者的桂冠只属于最先到达的人。
2021年8月，《科学》审稿通过，且不需补做任何试验。审稿专家认为，该工作“是一项里程碑式突破，将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。
时隔6年，蔡韬等终于走出了迷宫的弯弯绕绕，来到了更广阔的天地，他是世界上第一个走到这里的人。他很自豪，更重要的是，他想继续往前走，去追求更大、更多的未知。https://t.cn/A6Mfhbc7
“凭空制造？这可能吗？”他有点惊讶。
6年后，他们把不可能变成了现实。中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称中科院天津工业生物所）通过复杂代谢途径的从头设计与精准调控，在国际上首次实现电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉。9月24日，这一研究成果于《科学》在线发表。
图：实验人员在做淀粉遇碘显色试验。 倪思洁摄
△ 从0到1 从无到有
淀粉作为一类重要的高分子碳水化合物，为人类生存提供了所需的热量。1万多年来，农业种植都是生产淀粉的唯一途径。
可植物光合作用的能量效率低、生长周期长，为了应对粮食安全问题，科学家探索出了杂交育种、模块育种、分子育种等办法，还建立了人工光合系统。
“但这些都没有脱离植物本身的固碳模式。就像是跑得再快，本质上还要依靠双脚。能不能跳出这个模式，造一辆汽车呢？”中科院天津工业生物所所长、人工合成淀粉项目首席科学家马延和说。
与此同时，我国的二氧化碳减排压力巨大，而以二氧化碳为原料合成所需物质是摆在所有科学家面前的一道难题。
“利用二氧化碳合成淀粉”，一听说这个项目，即便是领域内的知名专家也纷纷摇头，“植物的光合作用已存在十几亿年，至今还未完全弄清楚系统机制，你们能从头合成”？
大家的质疑不无道理，这是从没有人做过的事，翻遍所有文献库，也找不到任何关于合成路径、研究方法的线索。
2018年7月24日下午，中科院天津工业生物所副研究员、人工合成淀粉项目经理蔡韬在实验室楼上的会议室里，准备参加中科院重点项目阶段评审会。自立项以来，他和同事已试验了两年多，尝试了无数次，但都以失败告终，眼看着为期3年的项目就要完结，他们的压力积攒到了最大值。
3点多钟，蔡韬接到了实验室技术员乔婧发来的一张照片。照片中并排的3个试剂管，中间的碘溶液呈淡淡的蓝紫色，与左右两边的无色和深蓝色状态对比明显。
“两边的是对照组，中间的是最新一次的试验结果，与碘溶液反应变蓝。”乔婧说。
蔡韬立即打电话确认，得到肯定的回复后，仍不放心，一路小跑至实验室，直到亲眼见到试剂管，他才抑制不住地喊道，“太好了！太好了！我汇报时终于可以说‘制造路径全线打通’。”
技术员孙红兵记得，那天大家都很开心，蔡老师一改往日的严肃，脸上挂满了笑容。
“相当于长征路上的遵义会议。”“那真是我见过最美的颜色。”蔡韬对《中国科学报》记者说。
至此，人工合成淀粉正式迈出了“从0到1”的一步，人类对于生命科学的认知边界又拓宽了一点。
△ 迷宫寻途 从有到优
成功的喜悦抹平了此前所有的遗憾，以至于他们在讲述研究历程时，会下意识地将前期困难一笔带过。
可最初接到这一项目时，就连他们自己都不相信能做出来。自然反应中，淀粉合成与积累涉及约60步代谢反应和细胞器间运输，在工业生产中，必须将其简化，又必须保证所有反应的充分和精准。
因此，如何将农业中复杂的合成途径简化为工业生产所需的简单合成途径，是人工合成淀粉面临的最大挑战。
经过计算机算法挖掘和筛选，研究人员在起点二氧化碳和终点淀粉之间，最终锁定了30条可能的路径，每一条包含9~12步重要反应。
每一条可能的路径都是一座“迷宫”。他们就处在每座首尾相连、层层嵌套的迷宫入口。每一座迷宫中又有数个“关卡”，也就是生化反应，想要过关，必须寻找到相应的“钥匙”，即能催化反应的特定的酶。
等到好不容易通关时，往往还是见不到淀粉。毕竟可能的路径有30条，只有走对了唯一的一条，才算成功。
“这些被看作‘钥匙’的酶可能存在于自然界中，也可能并不存在，需要重新设计。最难的是，不同于‘一把钥匙开一把锁’，同一个酶能催化多个反应，但又会带来‘副作用’。”蔡韬说。
6年中，有近一半的时间，他们都卡在这些不同的路径里，有时找不到高效催化反应的酶；有时酶会优先和前面的底物反应，而后面的底物无酶可用；有时只能走通某一部分。
为了通过迷宫中的层层关卡，蔡韬等人与十几个课题组合作。“一个团队力量有限，希望能找到细分领域里最专业的人来合作。”他说。
那时的孙红兵、乔婧都变得异常敏感，她们怀疑自己做的每一个步骤。“可能是溶液加错、剂量没看准，是自己犯了低级错误”。可每一次重复后，她们不得不面对的事实是，操作没有错误，这条路行不通。
“与课题组同时进行多个课题不同，我们是项目制管理，6年中只有这一个项目，所以无论遇到什么都不会放弃。”蔡韬说，“最坏的结果就是失败，科研中的失败再正常不过，大不了从头再来。”
一次，蔡韬外出交流，会上有位科学家提出“利用二氧化碳电/氢还原合成甲醇”。“听到这个思路的一瞬间，我打了个激灵，脑子像通了电一样。我们是不是能以此为鉴，先将二氧化碳转化成甲醇，再将甲醇合成淀粉？”他说。
后来，便有了那张碘溶液呈淡蓝色的照片。
9月15日，《中国科学报》记者在中科院天津工业生物所看到，蔡韬手持一个15毫升的离心管，里面装有大半管的白色粉末，他介绍，“这是利用二氧化碳合成的第一管淀粉，与植物提取淀粉一模一样。”
如果说2018年他们完成了“从无到有”，那么从2018年至今，他们实现了“从有到优”。
△ 走出迷宫 探寻未知
在人工合成淀粉的试验中，蔡韬要找“最简单的路径”，在生活中，他也是如此。从家里到研究所，通常他会选择转弯最少、红绿灯最少的那一条路，慢慢地走。“这条路最直，行人也少，便于专心思考问题。”他说。
在孙红兵看来，蔡老师太想做成了，他满脑子都是项目，只要讨论试验，他的双眼便会立刻亮起来，声调也变得丰富。
“最让我感动的是，为了让我们专心试验，他会铺好所有的路，大到试验设计、与其他合作者沟通试验技术，小到买三角瓶、试剂管，6年来的每一天，他一刻都不愿耽搁。”孙红兵告诉《中国科学报》。
也正是如此，他们才能在相对短的时间内，完成对关键酶的定向改造，耦合从二氧化碳到甲醇的化学过程与从甲醇到淀粉的生物过程中反应条件的兼容，最终将合成效率提高130倍。与植物自然生成相比，其碳转化率提高了20~40倍。
实验室的小会议室，见证着他们的每一次讨论与争执，也见证着71页论文文稿的55次修改。
“蔡老师对文稿熟悉到什么程度呢？前几天我们需要查两个单词，单词所在的页数和位置，他脱口而出。”孙红兵说。
有一次，蔡韬改累了躺在床上休息，收到中科院天津工业生物所研究员江会锋发来的一个链接，标题中，他隐约瞥见了二氧化碳、淀粉的字眼，当即从床上弹起来，困意全无，心怦怦地跳，“不会有人已经做出来了吧”，他紧盯着手机加载条，直到看完摘要才长舒一口气，“原来是不同的研究，虚惊一场”。
科学研究令人着迷和残酷之处均在于此，当研究者身陷迷宫，在各个关卡奋力拼搏时，往往不知道领域内有多少位“竞争者”，更无从得知彼此的进度。他们只能逼迫自己快一点，再快一点，因为开拓者的桂冠只属于最先到达的人。
2021年8月，《科学》审稿通过，且不需补做任何试验。审稿专家认为，该工作“是一项里程碑式突破，将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。
时隔6年，蔡韬等终于走出了迷宫的弯弯绕绕，来到了更广阔的天地，他是世界上第一个走到这里的人。他很自豪，更重要的是，他想继续往前走，去追求更大、更多的未知。https://t.cn/A6Mfhbc7
宝骏RS-5实力掌控场面，顺利通过2021CCPC专业站第一日“大考”
2021年9月25日，2021中国量产车性能大赛（简称CCPC）专业站的第一日比赛在江苏省连云港市顺利进行，数十款热门车型展开巅峰较量，上演了一场精彩的汽车体育赛事。
CCPC是国内最具权威性和专业性的量产车型竞技类赛事，也是最顶级的中国量产车国家级A类赛事，其通过设置多种类型的比赛项目展现不同车辆之间的性能差异，为广大汽车消费者提供一个客观、公正、真实可信的购车用车参考依据，被誉为中国汽车界的“奥运会”。在此次2021 CPCC专业站上，宝骏RS-5作为热门SUV车型而登场亮相，与其他车型同台竞技，在第一日就发挥出了十分亮眼的表现。
黄金动力，超强减震，宝骏RS-5第一日发挥亮眼
在2021 CCPC专业站第一日的比赛中，官方为紧凑型SUV组车型设置了颠簸挑战、雨水路面制动、直线加速和麋鹿测试共四大项目，分别考察参赛车辆在舒适性、制动安全性、动力性和紧急避险四个方面的能力，通过专业的项目规则和严格的裁判评分，将汽车在这些方面的综合性能真实有效的展现给广大公众，打造最专业和最具有看点的汽车性能竞技舞台。
面对专业严格的比赛项目，宝骏RS-5也是做足了准备。面对水深高达40mm的雨水路面制动项目，宝骏RS-5凭借出色的轮胎抓地力和博世的9.3版本ESP，不仅在极短的距离内将车辆稳稳刹停，而且整个过程中悬挂表现出色，没有出现严重的点头现象，车身姿态控制得更好。
同时，宝骏RS-5在今天的颠簸挑战项目中，也给车手和公众们留下了深刻的印象。凭借高级别的KONI FSD阀系减震器，宝骏RS-5将颠簸路面传来的振动控制得十分优秀，经过优质调校的独立悬挂系统能够在低频（起伏、扭曲等）路面提升车身的控制，在高频（破损、碎石等）路面则改善舒适感，轻松克服了路面激励所造成的振动，提高了车手在驾驶环境中的舒适性。
此外， 在双涡管涡轮增压器和DVVT等技术的加持下，宝骏RS-5能够迸发出290N*m的最大扭矩和130Kw的最大功率，起步快，持续输出的强烈推背感给予车手驰骋的快感，受到了车手和公众们的一致好评。而在今天的直线加速项目中，宝骏RS-5在起步阶段就一骑绝尘冲入前列，表现十分亮眼。开得快更要开得稳，得益于优秀的底盘操控性能，宝骏RS-5的麋鹿测试项目的成绩也是相当优秀，方向盘的指向更加精准，悬挂的侧向支撑更足，加上优秀的轮胎抓地力，轻松闯关成功并名列前茅。
第二日更多挑战，期待宝骏RS-5的精彩表现
2021 CCPC专业站第一日的比赛已落下帷幕，而第二日更加精彩的挑战即将开始。对于宝骏RS-5来说，它所处的紧凑型SUV组，将在明日迎接对开路面爬坡、隔音降噪、定圆绕桩和8字绕环四个项目的比拼，同样充满了挑战性。
对开路面爬坡考察的是参赛车型的坡面启动能力和爬坡能力，同样需要拥有强大的动力性能和操控性能才能获得好成绩。而这恰好是宝骏RS-5的强悍之处，1.5T直喷高性能发动机必定能够提供更充足的动力输出，配合更低重心的车身设计和抓地力更稳的轮胎，宝骏RS-5定能在接下来的赛事中再创佳绩，赢得更多观众的掌声和认可。
此外，像定圆绕桩和8字绕环这样的项目，对于参赛车型的底盘操控能力和动力性能都是一个考验。而宝骏RS-5全系标配博世9.3版本ESP，再加上多轮大师级调教的底盘，无论是曲折弯道还是坑洼地段，都能做到“高速稳、加速狠、转向准”的完美表现，始终保持强大的舒适性和稳定性，对于这两个项目挑战可以说是量身定做的优势所在。
写在最后
经过一天的比赛和休整，参赛车型和车手们都回归等待，做好第二日比赛的准备。而在今天发挥十分亮眼的宝骏RS-5也是严阵以待，明天的比赛项目对于它来说是个挑战，同时也是其展现自身优秀产品力的最好机会，让我们共同期待宝骏RS-5接下来还会有怎样更加精彩的发挥吧。
2021年9月25日，2021中国量产车性能大赛（简称CCPC）专业站的第一日比赛在江苏省连云港市顺利进行，数十款热门车型展开巅峰较量，上演了一场精彩的汽车体育赛事。
CCPC是国内最具权威性和专业性的量产车型竞技类赛事，也是最顶级的中国量产车国家级A类赛事，其通过设置多种类型的比赛项目展现不同车辆之间的性能差异，为广大汽车消费者提供一个客观、公正、真实可信的购车用车参考依据，被誉为中国汽车界的“奥运会”。在此次2021 CPCC专业站上，宝骏RS-5作为热门SUV车型而登场亮相，与其他车型同台竞技，在第一日就发挥出了十分亮眼的表现。
黄金动力，超强减震，宝骏RS-5第一日发挥亮眼
在2021 CCPC专业站第一日的比赛中，官方为紧凑型SUV组车型设置了颠簸挑战、雨水路面制动、直线加速和麋鹿测试共四大项目，分别考察参赛车辆在舒适性、制动安全性、动力性和紧急避险四个方面的能力，通过专业的项目规则和严格的裁判评分，将汽车在这些方面的综合性能真实有效的展现给广大公众，打造最专业和最具有看点的汽车性能竞技舞台。
面对专业严格的比赛项目，宝骏RS-5也是做足了准备。面对水深高达40mm的雨水路面制动项目，宝骏RS-5凭借出色的轮胎抓地力和博世的9.3版本ESP，不仅在极短的距离内将车辆稳稳刹停，而且整个过程中悬挂表现出色，没有出现严重的点头现象，车身姿态控制得更好。
同时，宝骏RS-5在今天的颠簸挑战项目中，也给车手和公众们留下了深刻的印象。凭借高级别的KONI FSD阀系减震器，宝骏RS-5将颠簸路面传来的振动控制得十分优秀，经过优质调校的独立悬挂系统能够在低频（起伏、扭曲等）路面提升车身的控制，在高频（破损、碎石等）路面则改善舒适感，轻松克服了路面激励所造成的振动，提高了车手在驾驶环境中的舒适性。
此外， 在双涡管涡轮增压器和DVVT等技术的加持下，宝骏RS-5能够迸发出290N*m的最大扭矩和130Kw的最大功率，起步快，持续输出的强烈推背感给予车手驰骋的快感，受到了车手和公众们的一致好评。而在今天的直线加速项目中，宝骏RS-5在起步阶段就一骑绝尘冲入前列，表现十分亮眼。开得快更要开得稳，得益于优秀的底盘操控性能，宝骏RS-5的麋鹿测试项目的成绩也是相当优秀，方向盘的指向更加精准，悬挂的侧向支撑更足，加上优秀的轮胎抓地力，轻松闯关成功并名列前茅。
第二日更多挑战，期待宝骏RS-5的精彩表现
2021 CCPC专业站第一日的比赛已落下帷幕，而第二日更加精彩的挑战即将开始。对于宝骏RS-5来说，它所处的紧凑型SUV组，将在明日迎接对开路面爬坡、隔音降噪、定圆绕桩和8字绕环四个项目的比拼，同样充满了挑战性。
对开路面爬坡考察的是参赛车型的坡面启动能力和爬坡能力，同样需要拥有强大的动力性能和操控性能才能获得好成绩。而这恰好是宝骏RS-5的强悍之处，1.5T直喷高性能发动机必定能够提供更充足的动力输出，配合更低重心的车身设计和抓地力更稳的轮胎，宝骏RS-5定能在接下来的赛事中再创佳绩，赢得更多观众的掌声和认可。
此外，像定圆绕桩和8字绕环这样的项目，对于参赛车型的底盘操控能力和动力性能都是一个考验。而宝骏RS-5全系标配博世9.3版本ESP，再加上多轮大师级调教的底盘，无论是曲折弯道还是坑洼地段，都能做到“高速稳、加速狠、转向准”的完美表现，始终保持强大的舒适性和稳定性，对于这两个项目挑战可以说是量身定做的优势所在。
写在最后
经过一天的比赛和休整，参赛车型和车手们都回归等待，做好第二日比赛的准备。而在今天发挥十分亮眼的宝骏RS-5也是严阵以待，明天的比赛项目对于它来说是个挑战，同时也是其展现自身优秀产品力的最好机会，让我们共同期待宝骏RS-5接下来还会有怎样更加精彩的发挥吧。
人工合成淀粉
前两天我国中国科学院天津工业生物技术研究所的科学家们在Science上发表了一项重要的研究成果，首次从二氧化碳出发合成了淀粉（以下简称人工合成淀粉或合成淀粉）。既然是首次，也就是说以前人们做不了这件事，这事在自然界是通过植物的光合作用完成的。有些网友说希望我讲讲这个话题，不过植物、太阳能、化学合成、固碳都不是我熟悉的领域，我只能站在生物学大领域的角度谈一谈，也不能保证说得对。
（一）研究的意义
这项研究的意义非常重大。我们知道地球上所有生命所需的能源归根结底都来自太阳光，但动物和真菌以及大部分的细菌都不会利用太阳光，只有植物和一些细菌（主要是蓝细菌）才能利用阳光的能量合成有机物，而我们动物只会把这些有机物氧化分解成二氧化碳和水等小分子。因此，在生态学上，植物是生产者，而我们是消费者，这是不是有点惭愧？现在如果我们也能从二氧化碳出发来合成糖类，那是不是意义很大？当然，这只是一种好玩的说法。实际上，这项研究在理论和技术上贡献都很大。比如，它并不是通过反复摸索试验最后侥幸成功的，而是先通过理论计算，找出候选途径，再去实验。虽然还是少不了摸索和试错，但计算显然起了非常大甚至是决定性的作用。其次，合成本身的技术对今后的研究也相当有价值。媒体的报道过于强调它潜在的应用价值，实际上它直接的贡献是理论和技术方面的，而应用还是比较远期的，现在还不好说。
（二）人工合成淀粉与光合作用的对比
光合作用是“光驱动的合成作用”的简称。光合作用分为光反应和暗反应。光反应这一步是通过叶绿素等色素吸收光子的能量来做两件事，一是获取高能量高活性的ATP；二是裂解水分子，放出氧气，并获得氢和电子（也就是还原力）。这一步的本质是把光能转变成了化学能，但这些化学能的存在形式是高活性，高反应性，不能长期储存，而暗反应那一步则是用这些化学能来固定二氧化碳，生成能够长期储存的化学能——糖类（葡萄糖和淀粉等）。显然，合成淀粉模拟的是暗反应这一步。
前两天看到一种说法，认为光合作用关键的是光反应，而合成淀粉的反应既没有利用太阳光的能源，也没有裂解水，也没有放出氧气，后面的固定二氧化碳以及合成淀粉还都得耗电，因此这项研究是蒙人的。这个说法看似有理，其实非常有失公允。暗反应也是光合作用中很重要的一步，怎么能当成无足轻重呢？而且涉及到光反应还有更重要的一个问题，就是我们下一节要讨论的能量转化效率的问题。
（三）光能转化的效率
既然这项技术是在模拟暗反应，那么有没有模拟光反应的技术呢？当然有了，那就是光伏发电啊。光伏发电一方面获得了电能，同时电能还可以分解水得到单质的氢和氧。你看这一步和植物的光反应是不是很像？而且，现在光伏发电的效率已经明显高于植物对阳光的利用。那么，我们用光伏发电，再用电能去驱动暗反应，生产有机物，岂不是很好？又怎么能叫蒙人呢？也就是说，人工光合作用的瓶颈其实并不在光反应，而是在暗反应。光伏发电有个短板是电能不好储存，合成淀粉恰恰能把电能变成化学能长期储存和运输。这项研究恰好在帮助人们突破这个瓶颈，这意义难道还不够大吗？
当然，所用电能也不局限于光伏发电，也可以是风电、水电、核电，总之只要成本合算就好。假如将来有了可控热核反应就更好。
（四）人工合成淀粉的应用前景
媒体报导的时候大多会着重于技术的应用，毕竟这一点容易牵动读者的神经，但是从目前看应用应该还是比较遥远的事。回想一下，大多数技术在应用之前不都是先有了汗牛充栋的论文吗？哪有开天辟地第一篇论文一出来就应用的？论文的作者在接受采访时说“从控制过程成本初步计算，只有当二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，要想实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题。”我觉得这个说法还是公允的。一方面是效率有待提高，另一方面还有其他的技术难题，比如设备的成本，就是说即使它的效率比农业高，但如果设备成本远远高于种子、化肥、农药、农机等等，那么还是不合算；另外，作物本身是0污染的（化肥农药农机有污染），那么这种合成反应除了产生淀粉还有没有其他有毒有害的副产物呢？凡此种种，都需要考虑。一项技术从诞生到应用，我们很难说从0到1更难，还是从1到10更难。但不论如何，人们已经完成了从0到1这一步。虽不应盲目乐观，但适度乐观展望一下还是可以的。
（五）合成食物
关于合成淀粉的应用，媒体讲的最多的是合成食物。然而，从应用的角度，合成食物可能会排得比较靠后。首先，食物的要求很高。农作物虽然生产效率不高，但它们是无毒无害的，农产品通常只需要碾米磨面这样的粗提就可以食用。而且，米糠、麦麸也无害，反而有益健康。可是，人工合成的淀粉就不一样了，很可能伴有有毒的副产物，这样提取的难度和成本就会很高。况且，人类也不需要吃纯淀粉。甚至，家畜家禽也不太需要吃纯淀粉。因此，合成淀粉应用的大头应该首先是作为工业原料。事实上，粮食产品很多也作为工业原料，比如说抗生素的发酵就要用掉大量的玉米淀粉、玉米油、玉米浆、豆油、豆饼等等；人们还用玉米淀粉来生产酒精作为汽车的能源等等。如果合成淀粉能够作为这些工业的原料，我们就能省下更多的耕地来种植人类食物和牲畜的饲料。另外，纤维素和淀粉的结构非常相似，都是多聚葡萄糖。如果能够合成纤维素，就可以生产纸张和布匹，也能节约森林并减少棉麻等纤维作物的种植。总之，我们不必太纠结合成淀粉的“能好怎”。
还有的媒体刻意提到中国人的主食是淀粉来彰显这项研究的意义，这个也大可不必。我国主食淀粉已然太多，应该减少，更不该添加纯淀粉。这项研究已经非常伟大的，不必找不合适的理由给它贴金。
（六）外星球移民
还有不少媒体讲到这项技术在移民外星球上的应用的，这个就属于畅想了。如果一个星球有光、二氧化碳和水，温度也合适，那就可以投放蓝细菌了。实际上，这样的星球很难找，而且我们除了月球也很难登上任何其他的星球，能不能合成淀粉有什么重要的呢？我还是那句话，地球上的南北极、青藏高原、撒哈拉沙漠都比外星球环境好，先把那些地方建成合成淀粉的基地再说外星球吧。
（七）农牧业与医学的工业化
跟工业相比，农牧业和医学这两个基于生物学的行业一直是发展非常滞后的。大趋势上，它们的未来也应该工业化，比如农牧业应该不局限于用植物来生产营养物质，而医学上用的器官和血液也应该不受限于人类供体，都应该能够工业化生产。那样，人类社会的结构会发生天翻地覆的改变。当然这个也属于远景的畅想了。
（八）固定二氧化碳
固碳这事我有点懒得讲，虽然它很热门。合成淀粉固然可以固碳，但淀粉大多不会囤着不用，一用又变成二氧化碳了。而且，目前固碳的声势很大程度是政治上的考量，常常偏离实际。这次的突破国内一片欢腾，外网好像动静不大（也许我眼拙，如果你看到很多报道请告诉我）。发在Science上的真材实料总也值得很多报道吧，假如是西方人做的研究或许会不一样。
最后想说这样两句话：
不要指望一项伟大的研究能够毕全功于一役，也不要因为一项研究不能毕全功于一役就否定它是伟大的研究，这就好比人类第一次发射火箭是一些伟大的成就，但它还远远不能把人类送上火星，后者需要无数伟大的研究串起来才行，但你总不能说发射火箭也算不了什么，反正也上不了火星。
前两天我国中国科学院天津工业生物技术研究所的科学家们在Science上发表了一项重要的研究成果，首次从二氧化碳出发合成了淀粉（以下简称人工合成淀粉或合成淀粉）。既然是首次，也就是说以前人们做不了这件事，这事在自然界是通过植物的光合作用完成的。有些网友说希望我讲讲这个话题，不过植物、太阳能、化学合成、固碳都不是我熟悉的领域，我只能站在生物学大领域的角度谈一谈，也不能保证说得对。
（一）研究的意义
这项研究的意义非常重大。我们知道地球上所有生命所需的能源归根结底都来自太阳光，但动物和真菌以及大部分的细菌都不会利用太阳光，只有植物和一些细菌（主要是蓝细菌）才能利用阳光的能量合成有机物，而我们动物只会把这些有机物氧化分解成二氧化碳和水等小分子。因此，在生态学上，植物是生产者，而我们是消费者，这是不是有点惭愧？现在如果我们也能从二氧化碳出发来合成糖类，那是不是意义很大？当然，这只是一种好玩的说法。实际上，这项研究在理论和技术上贡献都很大。比如，它并不是通过反复摸索试验最后侥幸成功的，而是先通过理论计算，找出候选途径，再去实验。虽然还是少不了摸索和试错，但计算显然起了非常大甚至是决定性的作用。其次，合成本身的技术对今后的研究也相当有价值。媒体的报道过于强调它潜在的应用价值，实际上它直接的贡献是理论和技术方面的，而应用还是比较远期的，现在还不好说。
（二）人工合成淀粉与光合作用的对比
光合作用是“光驱动的合成作用”的简称。光合作用分为光反应和暗反应。光反应这一步是通过叶绿素等色素吸收光子的能量来做两件事，一是获取高能量高活性的ATP；二是裂解水分子，放出氧气，并获得氢和电子（也就是还原力）。这一步的本质是把光能转变成了化学能，但这些化学能的存在形式是高活性，高反应性，不能长期储存，而暗反应那一步则是用这些化学能来固定二氧化碳，生成能够长期储存的化学能——糖类（葡萄糖和淀粉等）。显然，合成淀粉模拟的是暗反应这一步。
前两天看到一种说法，认为光合作用关键的是光反应，而合成淀粉的反应既没有利用太阳光的能源，也没有裂解水，也没有放出氧气，后面的固定二氧化碳以及合成淀粉还都得耗电，因此这项研究是蒙人的。这个说法看似有理，其实非常有失公允。暗反应也是光合作用中很重要的一步，怎么能当成无足轻重呢？而且涉及到光反应还有更重要的一个问题，就是我们下一节要讨论的能量转化效率的问题。
（三）光能转化的效率
既然这项技术是在模拟暗反应，那么有没有模拟光反应的技术呢？当然有了，那就是光伏发电啊。光伏发电一方面获得了电能，同时电能还可以分解水得到单质的氢和氧。你看这一步和植物的光反应是不是很像？而且，现在光伏发电的效率已经明显高于植物对阳光的利用。那么，我们用光伏发电，再用电能去驱动暗反应，生产有机物，岂不是很好？又怎么能叫蒙人呢？也就是说，人工光合作用的瓶颈其实并不在光反应，而是在暗反应。光伏发电有个短板是电能不好储存，合成淀粉恰恰能把电能变成化学能长期储存和运输。这项研究恰好在帮助人们突破这个瓶颈，这意义难道还不够大吗？
当然，所用电能也不局限于光伏发电，也可以是风电、水电、核电，总之只要成本合算就好。假如将来有了可控热核反应就更好。
（四）人工合成淀粉的应用前景
媒体报导的时候大多会着重于技术的应用，毕竟这一点容易牵动读者的神经，但是从目前看应用应该还是比较遥远的事。回想一下，大多数技术在应用之前不都是先有了汗牛充栋的论文吗？哪有开天辟地第一篇论文一出来就应用的？论文的作者在接受采访时说“从控制过程成本初步计算，只有当二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍，淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍，才能与农业种植竞争。因此，要想实现工业化生产，还需解决诸多的科技难题。”我觉得这个说法还是公允的。一方面是效率有待提高，另一方面还有其他的技术难题，比如设备的成本，就是说即使它的效率比农业高，但如果设备成本远远高于种子、化肥、农药、农机等等，那么还是不合算；另外，作物本身是0污染的（化肥农药农机有污染），那么这种合成反应除了产生淀粉还有没有其他有毒有害的副产物呢？凡此种种，都需要考虑。一项技术从诞生到应用，我们很难说从0到1更难，还是从1到10更难。但不论如何，人们已经完成了从0到1这一步。虽不应盲目乐观，但适度乐观展望一下还是可以的。
（五）合成食物
关于合成淀粉的应用，媒体讲的最多的是合成食物。然而，从应用的角度，合成食物可能会排得比较靠后。首先，食物的要求很高。农作物虽然生产效率不高，但它们是无毒无害的，农产品通常只需要碾米磨面这样的粗提就可以食用。而且，米糠、麦麸也无害，反而有益健康。可是，人工合成的淀粉就不一样了，很可能伴有有毒的副产物，这样提取的难度和成本就会很高。况且，人类也不需要吃纯淀粉。甚至，家畜家禽也不太需要吃纯淀粉。因此，合成淀粉应用的大头应该首先是作为工业原料。事实上，粮食产品很多也作为工业原料，比如说抗生素的发酵就要用掉大量的玉米淀粉、玉米油、玉米浆、豆油、豆饼等等；人们还用玉米淀粉来生产酒精作为汽车的能源等等。如果合成淀粉能够作为这些工业的原料，我们就能省下更多的耕地来种植人类食物和牲畜的饲料。另外，纤维素和淀粉的结构非常相似，都是多聚葡萄糖。如果能够合成纤维素，就可以生产纸张和布匹，也能节约森林并减少棉麻等纤维作物的种植。总之，我们不必太纠结合成淀粉的“能好怎”。
还有的媒体刻意提到中国人的主食是淀粉来彰显这项研究的意义，这个也大可不必。我国主食淀粉已然太多，应该减少，更不该添加纯淀粉。这项研究已经非常伟大的，不必找不合适的理由给它贴金。
（六）外星球移民
还有不少媒体讲到这项技术在移民外星球上的应用的，这个就属于畅想了。如果一个星球有光、二氧化碳和水，温度也合适，那就可以投放蓝细菌了。实际上，这样的星球很难找，而且我们除了月球也很难登上任何其他的星球，能不能合成淀粉有什么重要的呢？我还是那句话，地球上的南北极、青藏高原、撒哈拉沙漠都比外星球环境好，先把那些地方建成合成淀粉的基地再说外星球吧。
（七）农牧业与医学的工业化
跟工业相比，农牧业和医学这两个基于生物学的行业一直是发展非常滞后的。大趋势上，它们的未来也应该工业化，比如农牧业应该不局限于用植物来生产营养物质，而医学上用的器官和血液也应该不受限于人类供体，都应该能够工业化生产。那样，人类社会的结构会发生天翻地覆的改变。当然这个也属于远景的畅想了。
（八）固定二氧化碳
固碳这事我有点懒得讲，虽然它很热门。合成淀粉固然可以固碳，但淀粉大多不会囤着不用，一用又变成二氧化碳了。而且，目前固碳的声势很大程度是政治上的考量，常常偏离实际。这次的突破国内一片欢腾，外网好像动静不大（也许我眼拙，如果你看到很多报道请告诉我）。发在Science上的真材实料总也值得很多报道吧，假如是西方人做的研究或许会不一样。
最后想说这样两句话：
不要指望一项伟大的研究能够毕全功于一役，也不要因为一项研究不能毕全功于一役就否定它是伟大的研究，这就好比人类第一次发射火箭是一些伟大的成就，但它还远远不能把人类送上火星，后者需要无数伟大的研究串起来才行，但你总不能说发射火箭也算不了什么，反正也上不了火星。
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