【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

从世间法来说 要做到无欲

在世间法上，所谓的无欲，起码要做到三点：第一点，对于名闻利养要看得破，放得下；第二点，在五欲的烦恼中，要把握得住，要站立得稳当；第三点，在眷属上也要能摆得开。作为在家学佛的人，所说的无欲，就要慢慢地从这三个方面下手，从这三个方面看破、放下。

 

关于第一点，我们每一个人都生活在一定的环境当中，都有不同程度的名闻和利养摆在面前，怎么去面对它，是斤斤计较，还是得失随缘？这件事说起来容易，做起来很难。因为名闻利养和每一个人的切身利益，有着千丝万缕的联系，有着实际的利害关系。怎么去突破它？最主要的就是要安于本分，守本分，本分之外的不去钻营强求。

 

能够安于本分，内心的烦恼就会慢慢地淡化。一切的烦恼都是从不守本分的追求中产生。所以，如何对待名闻利养，就以“守本分”三个字来解决。关于财、色、名、食、睡的五欲，和名闻利养有联系，又有区别，是一件事，也是两件事。所说的五欲完全是一种过度的，过量的追求，完全是一种不守本分，不安本分的要求。所以，就要有一种洁身自好的思想，就要以持戒的要求，道德的要求来突破，跳出对五欲的追求。

 

关于对家庭眷属，这是作为在家人，甚至出家人也是难舍难割的大事情。有些出了家的人，对家庭的父母兄弟，有的中年出家的人家里还有子女，虽然出了家，对这些眷属还是割舍不掉。不但在思想上牵牵挂挂，就是在实际生活中，也有分心的地方。既然出了家，所谓：割爱辞亲，走入空门，就要以另外一种方式来回报六亲眷属的恩德，以修出世法，以解脱生死来回报六亲眷属。

 

出了家的人，如果说还想用财力来回报六亲眷属，那种牵挂就太厉害了，那就跟不出家的人没有什么区别。所以，出家人如何对待自己的六亲眷属，就要以求解脱，了生死，从根本上来回报。所谓：了生脱死，作人子弟的这一笔恩惠才能够真正得到圆满的回报。

 

作为在家居士来说，如何对待六亲眷属，这是做人的本分职责和义务所在。在尽到自己的职责和义务的前提下，从感情上要淡化一点。从责任上要强化，从感情要淡化，这才能够提得起、放得下。如果在情感上过分的难分难舍，那本身就是修行的一种障碍。回过头来说，在家居士对六亲眷属完全不能尽到责任和义务，那也是不对的。在尽职尽责中，又要淡化感情，这个不容易，要用智慧来处理这些问题。从无欲的方面来说，最起码要处理好以上三个方面的问题，突破以上三个方面对修道的障碍，对自己成就道业的障碍。

 

我们在佛堂里参加禅修的，老年人占多数。对于老年人来说，来日不多，更应该在眷属的观念上逐步淡化，要看得破，要放得下。不要仅仅局限于这一生一世的眷属关系，要回过头来看过去无量劫，要放开眼光看未来，还有无尽的时空，还有无尽的善缘法缘。这样就能突破眼前的障碍，共结未来的善缘、法缘和佛缘。

 

从出世间法来说 要做到无求

怎样做到无求呢？在修行上，在世间法上，一切都是有求皆苦。世间法有求皆苦，修行上有求也是一种苦。因为有求就有期盼，有求就有妄想，有分别，有执着。一旦所求不能如愿，就有失落感，甚至于会动摇信心，那就是一件很苦的事。因此，在修行上不要有所求。

 

第一，不要求神异，不要求看到菩萨，看到殊胜的境界。因为佛菩萨就在我们每一个人的内心，就在我们身边，就在我们举心动念之间。不需要求，越求越远，不求自得。有了灵异，有了灵感，不要欣喜；没有灵异，没有灵感，也不要失望。那就是一种无求的心态。有求就有分别，有分别就不是智慧，有分别就不平等，有分别就无法见到真理，见到真如，见到佛性。因为真理是无分别的，真如是无分别的，佛性也是无分别的。有分别就有缺陷，无分别就没有缺陷，就是圆满。

 

第二点，更不要求我要快点开悟，快点成就。成就得快慢，开悟得迟早，不能预约。会一个朋友，拜见一位老师，可以预约。哪一天开悟，哪一天成就，无法预约。因为那是一件善因善缘一切都成熟了，瞬息之间的机会。那是无法预约时间的。我们只要找到了正确的方法，成就、开悟就好比是我们的目的地，是我们的家乡。只要找到了到达目的地，回到家乡的正确的路，就一直走下去，不要左右顾盼，不要走一步退两步，更不要起心动念：什么时候才能回到家，什么时候才能到达目的地。有一个广告词说：家就在身边。家乡离得我们很近，就在眼前。距离越近的东西，越是难以把握。

 

成功的经验，归家的路，开悟的机缘都在眼前，都在当下。就是我们要求速达，要求速成，分别、执着、妄想太多，太深厚，所以家就在眼前，烦恼是一个障眼法，咫尺万里，无法跨越这一步，无法突破这个障碍。在目前的家好像离我们千里万里，其实家就在身边，就在眼前，但我们还漂泊在天涯海角，这是什么道理呢？这是我们的业障太重，烦恼太重，执着太深，眼前的这个障眼的障碍太厚，一下子突破不了。如果有那种力量，猛然回头，当下即是。就在猛然回头的一念上，我们没有力量。所以，在修行的路上，只问耕耘，莫问收获；在修行的路上，一直走下去，一直修下去，一直在功夫上，在方法上用下去，家就在身边，总有一天归家稳坐。

 

第三点，几乎所有讲修行的书上都说：即心即佛，悟在当下，直指人心，见性成佛。这就给一些急于求成的人，产生了一种急躁的情绪，不肯耕耘，而是等待收获。这是将心待悟。越等待，距离开悟的时间越是遥远。所以，不要将心待悟，要在功夫上努力。

 

修行的路上，做到无欲无求，我们就能够减轻很多负担，丢掉很多包袱，就能轻装上阵，就能比较快的到达目的地，回到自己的家乡，回到自己固有的宝所。

第一次参加马拉松比赛，是首届高淳马拉松。我特别紧张。前一晚就在宾馆失眠，比赛开始了才算镇静下来，在路上埋头苦奔，跟着大部队，生怕被拉开太大的距离而被淘汰。我不明白为什么有些跑步的人一会往左、一会向右的来回窜，伸出手臂做出各种奇怪动作，这些人想干嘛？我心想，你影响到别人了！跑步不好好的跑，后面的跑者搞不好会跟你撞起来啊！几次三番，我看出点门道：他们在摆造型，等着路边的摄影师拍照。然后我就内心叨叨开了：这些人，真是爱显啊！然后每当遇到这样的人，我就在他身后翻白眼。很嫌弃地让开这些张牙舞爪嘴巴里还发出呜呜怪声的戏精跑者。又有的时候，身边的人会发出嘿嘿哈哈带节奏的加油声，然后一列扛大旗的队伍边跑边自我加油着从身边喧哗而过，当然还有的穿着各种奇装异服：例如男孩穿着婚纱，女孩穿着汉服。几次比赛都看到全副武装的孙悟空，脸上的金毛都贴得栩栩如生。我心里嘀咕：不热吗？不累赘吗？我埋头看着前面两米的距离，谨慎、紧张地奔跑着，心里又有点羡慕他们，好放飞自我啊！我的内心深处，其实，也，很想与周围为跑者加油的人群说声谢谢。但我只是抬头看了看。前面有小孩子伸出手臂张开手掌想跟跑者击掌互动。看着小孩们加油加油叫得红彤彤的小脸，我鼓起勇气，靠边行驶，也将手掌送了过去。那一刻，我感受到了，那些小手掌在跟我接触的时候凉津津的触感，有些小朋友还使劲一击，更加卖力地冲我大叫，“加油、加油！”我心头热乎乎的。啊，也不是这么难么，表达一下谢意的话。慢慢地，参加的比赛渐渐多一些。我开始鼓起勇气，与跑友和助战的观众们互动。一开始，大家加油加油喊，我在心里跟着默念。有一次，南京马拉松，一位南京大叔背着个音响，一路放着节奏感很强的音乐，一边随着拍子喊着，别停，咚咚咚，加油，听了哐啷……一开始就是他一个人在喊，后来有个声音配合着跟他一起喊。大叔来了劲儿，经过我身边，特意冲着我大叫，加油东东枪别停提了哐啷！原来，原来是我在应和他呢！我一时竟然无语凝噎了。大叔背着大音响，一路向前，速度不减，绝尘而去，我在他身后，噙着眼泪，内心是震撼的。原来，做一个身心放松的人，是这样的，自己愉快、别人也愉快啊。第一次在网上看到赛道摄影师拍的我的照片，我有点尴尬。只见我眼睛耷拉着看向地面，嘴角下弯，脖子支楞着脑袋歪向一边，身体有点不协调似的。反正看上去就是跑得灰头土脸。后来的照片，就越来越不一样了。不论跑得多么辛苦，看到赛道摄影师，赶紧挺直腰板，嘴角上扬，微笑着，甚至挥挥手，或者比个V的手势。我不特别去摄影师那里停留摆姿势，但是也不再抗拒拍和被拍。对那些摆拍的跑者也不反感了，比赛结束，有一张好玩的奔跑照片留做纪念，是多令人开心的事啊！我的跑马照片也越来越精神了，看上去是享受奔跑，而不是做苦力的感觉了。心里很高兴。每次都对赛道摄影师满怀感激的打赏。钱不多，代表我对他们辛苦捕捉跑者瞬间律动的会意与感谢。现在的我，在跑马路上已放松多了。跑过“大妈广场舞加油队伍”，我会挥手给她们比个赞；跑过“腰鼓队绸子舞加油队伍”，我会举起手臂大叫“谢谢、加油！”有人喊号子我就跟着喊，志愿者送水我一边接过一边大喊“谢谢!辛苦！” 自发的观众们吆喝着助战，我也挥手致意。每每这样旋风般跑过去，并没有做很多停留，但是，我却能感觉到，我与她（他）们都收到了这些善意的认可和感动。奔跑的路上，更加有劲头。冬季大雪后的一个早晨，我一个人奔跑在湖边。寒冷，清净。一边跑步一边看到眼前嘴里哈出的白气，一路向前。游人稀少。忽然看见对面也来了一位跑步的人，在我俩挨近、即将擦肩的时候，他忽然伸出向着我这边的手臂，对我比一个赞的手势。我一时有点错愕。我们很快擦肩而过。我想了一下，回首大叫一声：“谢谢！”我回头看到那位跑者速度很快，头也没回，但高举手臂挥舞了一下。我心暖暖，也大踏步的加速前行。后来跟一位资深跑友聊天，讲到这件事。他说，“是的，碰到跑友，我们会互相鼓励。不管认识不认识。”我记住了。如果说跑步治愈了我的自我封闭症，我觉得一点不为过。我爱闷头想心事，不擅长交流，更不爱表白与表现。为此，其实错过和错失了许多表达感情的机会。是啊，如果不表现出来，谁能那么费心去体会你的善意，谁能那么有心的去感受你的好意？这样的人有，但凤毛麟角。所有的美好的感情，都需要表达出来，才算真正落实，才能被人所实实在在的接收和感知。靠猜的，多么累。跑步，让我打开了心灵之窗，愿意更多与人交流，愿意表达我的感受，更多的时候，是表达我的感谢之情。而通过这些表达的互动，跑者与赛事、与观众、与志愿者、与摄影师，都缔结了更深的情意。每一场马拉松，都是大家互相融合、互相感受善意、互相心领神会的过程。42.195公里的距离，是打开心扉、寻找同类的机会。你看，世界上那么多人，跟我一起在这个赛道上奔跑，一起喘着粗气，一起经历撞墙时段，一起被雨淋、被日晒，一起吃赛道补给，一起慢摇或快冲，互相观望的同时也是互相鼓励，互相比拼的时候也是互相守望。这是多么难得的参照，多么不容易的缘分。而下一场马拉松，期望着我们还会欢欣鼓舞地在赛道上，遇见彼此，成全彼此、照见彼此。马拉松的魅力，早已超越锻炼身体、超越身体极限这样的范畴，而是人与人之间缔结一种更活泼的交往方式、更深邃的感应体系，令人与人之间展示更多理解与善意、释放出更大格局的身心灵嘉年华。