#我国科学家突破人工合成淀粉技术# 人工合成淀粉新突破,“喝西北风”成为fashion的时代还远吗?

近日,我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术,这是我国继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后,中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。

这是我国科学领域的第二次巅峰突破,合成的可是淀粉这种复杂有机物,这也是我们粮食的主要成分!

这真的是 颠覆性科技,“喝西北风”也许会成为fashion(哈哈)!今天就来和大家解读下这份重大的科技突破~

01,此次合成的特点
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这篇论文题目是《Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide》

从题目中可以看出,这个合成最大的特点是:不使用细胞(cell-free)。因为在自然界中,用细胞是可以从二氧化碳来合成淀粉的,相信你一定知道,这就是著名的光合作用嘛。

但是,光合作用的问题是,必须要有叶绿体的细胞生物才能完成,对于地球上绝大多数生物来说,这就是植物以及部分动物,那要求就非常的多了。

而这次研究的特点就是:纯工业/实验室合成。

这个研究的路线图如下:

简单的说一下,这个实验的做法是:

首先将二氧化碳用无机催化剂还原为甲醇。
然后甲醇被转换成为三碳
接下来是三碳合成六碳
最后,聚合成为淀粉。

和标准天然淀粉对比,其结构基本一致

无论是吸收峰,还是核磁共振信号,都佐证了这种合成和天然淀粉非常接近了。
下图是合成的淀粉实物图。

02,淀粉合成的意义
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淀粉合成的意义,我们从小往大来说:

1,步骤简单

这次合成只需要不多的步骤,而与之对比,自然界中生物从二氧化碳合成淀粉,需要大约60个生化反应,且需要复杂的生理调节。

而这个人工合成,大概11个步骤。

这里需要特别注意的是,科学家们并不是将60多步删删减减,就得到11步,而是重新设计出了一条路。他们首先从很多种生物的生物化学反应中,计算出了一条极简路径,但是这个路径是计算出来的,实际操作中各个步骤之间不太兼容,比如所需要的反应条件不太一样。科学家们又通过模块化思维,选择不同的反应过程,才摸索出了这条11步的反应路径。

2,速度快,效率高

这次实验室合成的速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍

In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize.
理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。这条新路线使淀粉生产方式从传统的农业种植向工业制造转变成为可能,为从CO2合成复杂分子开辟了新的技术路线。
此外,根据报道,其效率也高,自然界合成淀粉的效率约为2%(玉米),而工业合成效率可以达到10%以上。

受天然光合作用的启发,科研人员在太阳能分解水制绿氢的技术上,进一步开发了高效的化学催化剂,把二氧化碳还原成甲醇等更容易溶于水的一碳化合物(也就是C1),完成了光能——电能——化学能的转化,该过程的能量转化效率超过10%,远超光合作用的能量利用效率(2%),也为后续进一步采用生物催化合成淀粉奠定了理论基础。

3,远景

解决农业问题,民以食为天,一直以来,农业问题关乎了人类的生死存亡。而采用这种工业办法,可以解决农业所需的耕地、淡水资源,也能够避免农药和化肥等的使用,改善粮食安全。

我国的耕地面积为150多万平方千米,占国土面积的16%左右,也就是说,不到五分之一,剩下五分之四的国土面积都是不能作为耕地的,这也使得我国的粮食问题一直非常严峻。

有了这种技术,高山峡谷,沙漠,冰原,这些地方都可以成为农业产地。

自古以来我国的漕运体系,都是需要非常忙碌的转运粮食等物资,而有了这项技术,北方甚至更北的地方直接可以生产淀粉了,那南北的差距也可以得到很好的缓解。

4,温室问题?全球变暖呢?

全球变暖可以说是这些年来一直困扰全人类的问题

让很多人一直担忧,而造成全球变暖的核心因素在于二氧化碳这种温室气体。

工业生产,汽车排放等等都是导致二氧化碳增多的因素,虽然植物一直在持续固定二氧化碳,但是还是比不上二氧化碳的排放。

但是有了这种技术,那直接把二氧化碳固定下来,这效率比农业和植物快多了,那是不是温室气体问题就可以解决了?

5,更遥远的未来

空间站,甚至走向宇宙都是可以解决的。过去我们预想中的解决宇宙远行问题,必须携带粮食,要不就是让人类进入冬眠来减少能量消耗。

而即便进入了宇宙深处,只要醒来,那总是需要粮食的。所以才有了很多外星种田的科幻,比如去火星种土豆的《火星救援》。

可是有了人工合成淀粉,那这些问题都可以得到很好的解决,甚至在不毛之地,只要有二氧化碳和相关材料,直接合成淀粉。

比如,火星大气主要是二氧化碳,比例高达96%,那简直是新的粮仓啊。

而且,二氧化碳本身还是人体代谢的废物,可以直接循环起来。

6,一个问题:能量!

淀粉到二氧化碳,是一个逐步放能的过程。

然后葡萄糖再变成二氧化碳

而这一步相当于逆流而上,必然需要能量。

那么,能量从何而来?

其实,和很多人想象的不同,这个研究的重大意义之一,就在于,他们采用的能量就是太阳能。

这也是本文的另一个合作单位中科院大连化物所的“液态阳光”——把太阳能变成液体燃料,科学家们形象地称其为“液态阳光”。这一技术是由中科院大连化物所的李灿院士主导研究。

当然,这里的能耗肯定要超出这个需求,所以需要额外能源。目前研究很多的新能源,尤其是核能了,希望50年能够实现可控核聚变。

最后,我想一定会有人说,这技术离应用还早呢,这是必然的,但是这种重要性,相信谁都看得到。

曾有一个贵妇人质问电的发现者法拉第:“电有什么用呢?”法拉第巧妙地反问道:“新生婴儿有什么用呢?”

ps:不要轻易觉得自己比science聪明哈

论文链接:DOI:10.1126/science.abh4049

#微博新知博主# #微博公开课#

扬子晚报
今天 10:54 来自 微博 weibo.com
【9月4日,#江苏86个高速口暂时关闭#】江苏全省高速公路运行总体平稳。截至9月4日上午9时,南京、无锡、徐州、常州、苏州、南通、连云港、淮安、扬州、镇江、泰州等地区86个高速公路收费站出入口单向或双向暂时关闭,具体如下:

南京(15个):G25长深高速新集、溧水北出口,G40沪陕高速横梁北出口及往南京方向入口,G42沪蓉高速阳山园博园出口,G2503南京绕城高速新篁、马鞍、横梁、天后村、科学园B、谷里出口,G4221沪武高速将军大道、禄口南、东屏出口,S55宁宣高速溧水开发区出口,S68溧芜高速桠溪入口;

无锡(5个):G25长深高速丁山出入口,G4221沪武高速霞客出入口,S39江宜高速和桥出口,S19通锡高速东港、安镇收费站出口;

徐州(6个):G3京台高速柳新、徐州西出口,G30连霍高速新沂西出口、邳州西出入口,S49新扬高速马陵山出口,S69济徐高速顺河出入口;

常州(7个):G25长深高速曹山出口,G4221沪武高速滆湖、茅山出口,S35阜溧高速上黄出口,S39江宜高速武进经发区、春江出口,S68溧芜高速汤桥出口;

苏州(1个):G15沈海高速太仓新区入口;

南通(1个):G40沪陕高速启东南入口;

连云港(10个):G15沈海高速海头、罗阳、连云港北、新坝、灌云北出口,G25长深高速赣榆南、大浦、宋跳、灌云西、灌南南出口;

淮安(9个):G2京沪高速淮安北出口,G25长深高速高沟、铁山寺出口、五里牌出入口,G1516盐洛高速凌桥、石塘出口,S49新扬高速黄花塘、盱眙北出口,S22盐蚌高速东阳出口;

扬州(14个):G2京沪高速泾河、高邮、真武出入口,G40沪陕高速蒋王、杭集南出入口,G4011扬溧高速瓜洲出入口,S28启扬高速江都北、丁伙、扬州泰州机场、郭村出入口,S39江宜高速江都港、李典头桥出入口,S49新扬高速刘集、陈集出入口;

镇江(8个):G42沪蓉高速句容、河阳出口,G4011扬溧高速镇江西、上党出口,G4221沪武高速天王出口,S35阜溧高速丹阳北、镇江新区东出口,S39江宜高速高桥出口;

泰州(10个):G2京沪高速泰州医药城出口,G40沪陕高速广陵、季市出口,G1515盐靖高速溱潼、安丰、新街出口,S35阜溧高速兴化周庄、海陵、俞垛、大泗出口。

截至9月4日上午9时,全省21条普通国省道单向或双向暂时封闭,具体如下:

扬州16处:
1. G328 K302+400江都出入口
2. S243 K2+950瓜洲汽渡
3. S462 K9+600沿江路南
4. S611 K7+600与邗江交界处
5. S356 K272+200江都邗江交界
6. S331 K100+270 (盐城设置,盐城与扬州交界处)
7. S356 K272+600头桥镇东夹江大桥西
8. G328 K314+500运河南路入口下行
9. G328 K308+500廖家沟大桥中上行
10. S611 K12+900与县道公滨线交叉口
11. G345 K271+800嘶马
12. S352 K0+000扬泰交界
13. G344 K135+600(高邮市临泽镇)与兴化交界处
14. G344 K163+200氾水查报站
15. G345 K13+700 刘集与甘泉交界处
16. S417 K8+900杨寿段

泰州5处:
1. G344公路K135+400兴化市千垛镇与扬州高邮市交界处
2. G523公路K20+031高港汽渡(与镇江交界)
3. S351公路K116兴化市开发区与扬州高邮市交界处
4. S352公路K101+100兴化市陈堡镇与扬州江都区交界处
5. G328公路K274+550下行方向九龙扬州界(单向封闭)

从维密摔进豪门的奚梦瑶,生下赌王长孙被奖励2亿难怪抢着生二胎
从“维密”舞台上,一跤摔成豪门媳妇的奚梦瑶,真的能母凭子贵吗?照片中,怀着二胎的奚梦瑶左手滑动手机,右手抓着一根牵引绳牵着儿子何广燊,随意地走在街上![可怜]携带着赌王子嗣出门的奚梦瑶居然不用豪车代步,反而如此随意,网友直言“心太大。”模特出身的奚梦瑶已经逐渐放弃专业开始向贵妇靠拢了。本是中国模特新星的她由于在一场走秀上的失误留下了人生的一大败笔。2017年,“维密”宣布在上海进行走秀,这也是“维密”举办多年来第一次在中国举办。[可怜]这也是一场关乎中国颜面的走秀,对于在超模界鼎鼎有名的奚梦瑶来说就像家常便饭一样简单。[可怜]加上上海也是奚梦瑶的老家,所以奚梦瑶更是十分放松,可是,意外还是发生了,也许是太过放松,导致奚梦瑶摔倒在了“维密”的舞台上。在众人欢呼下重新站起来的她并没有采取任何救场措施,甚至连最基本的仪态都放弃了。而这也是“维密”举办至今第一次迎来如此惨烈的事故。往年也不是没有模特遭遇过特殊情况,比如陈冠希的老婆秦舒培就曾因为鞋子出了故障差点停止走秀。但是摔跤的奚梦瑶直接沦为了众人的笑柄。为了安抚奚梦瑶受伤的心灵,大量明星跑到她的微博底下进行安慰。不过这张照片也引起了网友对拍摄时间的质疑,从种种细节来看或许这是奚梦瑶上场之前拍摄的。陈学冬的此番操作更是将奚梦瑶推上了风口浪尖。还记得奚梦瑶曾经在节目中说过,如果在“维密”的舞台上摔倒那恐怕只有退休了。但是,从奚梦瑶之后的发展来看,这件事并没有对她的事业产生很大的影响。在2018年的“维密秀”中,她还是唯一一个“免试入选”的中国模特![可怜]看来,实力最终还是向流量低头了。但是,奚梦瑶怎么会有这么强大的本事呢?同年,节目《爱的时差》解开了大家的疑惑,原来此时的何猷君正在狂追奚梦瑶。节目播出后,何猷君还被网友称为“最佳模范男友”。这时何猷君的身份也被揭晓,凭借着赌王儿子的身份和超高的颜值,以及在《最强大脑》中的精彩表现为他加分不少。身高不过175左右的何猷君站在超模奚梦瑶身边就像一个小跟班![可怜]在节目中,何猷君无时无刻不在表达自己对奚梦瑶的爱意,声称自己在大学时期就已经想娶奚梦瑶回家了![可怜]但是,这位纯情小男生也曾与BY2中的妹妹Yumi打得火热,甚至还一度好事将近的样子。分手后,女方受到的影响很大,十分受伤。但何猷君为什么会选择奚梦瑶,或许超模出身的她比三线过气歌手比起来更加拿得出手。尽管奚梦瑶大自己6岁,何猷君想要抱两块金砖的想法也十分强烈![可怜]虽然在节目中奚梦瑶对何猷君的种种示好都是一副爱答不理的样子,但是她进军豪门的心思可一点都不少![可怜]节目播出后,就有网友碰见奚梦瑶跟着何猷君家人一起散步的情形,看样子是准备好嫁入豪门了。而这两人的发展速度也远比大家想象的要快得多。恋情曝光的第二年就进行了求婚。求婚的地点在奚梦瑶的老家上海的尚嘉中心,整个现场被何猷君布置得十分粉嫩。不知是满足了奚梦瑶的幻想,还是何猷君本人的少女心。在求婚前一天,何猷君还发微博指责网友剧透求婚事宜。但是就求婚当天的场面来看,何猷君应该是生怕别人不知道他要求婚吧。其实,何猷君举办这场声势浩大的求婚仪式最主要的原因就是为了奚梦瑶肚子里的孩子。据时间推算,在求婚现场时的奚梦瑶已经怀有4个月的身孕了![可怜]而按照一般情况来说,这个时候已经可以看出来胎儿的性别了![可怜]或许,奚梦瑶能够这么顺利进入何家的原因就是怀了赌王的长孙。而何猷君最大的目的就是为了赌王父亲高兴,并分得更多的家产。因为此时的赌王身体已经出现了危险。最终,奚梦瑶赶在赌王去世之前生下了何家的长孙,何猷君发照片庆祝时全然不顾刚生产完毕憔悴的奚梦瑶。生下儿子后,奚梦瑶整个人也风光不少,为此何猷君还豪掷五亿买下豪宅供奚梦瑶养身体。更有传言生下长孙后奚梦瑶直接被奖励了2个亿,这也难怪她这么急着要二胎了![可怜]随后,夫妻俩还登上了节目营销了一把恩爱夫妻。但是,奚梦瑶并没有因此而母凭子贵,甚至在赌王去世后,奚梦瑶的名字也没有出现在家族讣告中。并且,每当老公和婆婆在媒体前提起她时,也是句句长孙不离口。如此看来,奚梦瑶在何家最大的用处就是生孩子。而她的婆婆四太也曾说过希望她能生6个孩子,比她还要多一个,简直把奚梦瑶当做生育机器,这不禁让人想到同样为豪门生子的吴佩慈与梁洛施![可怜]尽管不畏流言为豪门生下了多个子嗣,但依旧落得个无名无分的地步![可怜]或许是觉得自己不能坐吃山空,怀着二胎的奚梦瑶也迫不及待地准备复工了。但是在众人看来,奚梦瑶的复出之路并不好走。如果她真的有事业心的话就不会这么快嫁入豪门了。


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