罗红：一生的两个梦想罗红
“我的一生，有两个梦想，一个是把大自然最美的瞬间变成永恒，给更多的人分享；一个是做出最美的蛋糕，给中国人的生日带去最甜蜜、快乐的祝福。”
说这话的人叫罗红。
随着两个梦想的实现，罗红被贴上了很多标签。
“这些年来，我有过很多标签，‘摄影家’‘气候英雄’‘环保教育家’‘企业家’‘时尚先生’……但其实‘四川人’这个身份，才是最巴适的。”罗红说。
罗红曾去过非洲53次，拍下很多野生动物的精美照片
罗红拍的野生动物
罗红航拍的横断山脉
罗红航拍的野生动物
俯瞰地球的“蛋糕大王”
罗红不仅是四川人，还是雅安人。
但雅安人罗红离我们很远，因为他在空中俯瞰地球，航拍地球家园，他不是到非洲，就是到南极、北极……一路奔波的结果，“罗红摄影艺术馆”出现在北京。
其实罗红离我们很近，在中国大大小小的城市，几乎都有“好利来”蛋糕店，走出家门，就能品尝美味的蛋糕，而罗红正是“好利来”的创始人。
1967年，罗红出生在雅安石棉县。18岁那年，他走出大山，在成都一相馆当学徒。几年后，他回到雅安创业，只不过他干的不是开相馆，而是开了一家蛋糕店。
上了年龄的雅安人对罗红并不陌生，20多年前，在雅安少年宫路和羌江南路交会的路口，有一家“喜利来”蛋糕店，就是罗红开的。
只是让人想不到的是，后来，“喜利来”离开雅安，摇身一变成了“好利来”，他以前店后厂、现场制作为经营模式，推出了琳琅满目、样式新颖的蛋糕，并一炮打响，很快红遍了大江南北，成为中国蛋糕的第一品牌。
“好利来”不仅改变了中国蛋糕业的格局，还改变了罗红的命运，改变了跟随罗红闯天下的雅安人的命运。随着“好利来”不断扩张，不少雅安人跟着罗红走南闯北，别的不说，单是宝兴县大溪乡曹家村，先后有30余人走出去做“利好来”蛋糕，大多在外地闯下了一片天地。
家乡的美学“第一课”
罗红的两个梦想已经实现了一个，不仅做出了最美的蛋糕，而且还做到中国第一。
按理说，“好利来”此时就该“冲出亚洲走向世界”了，然而罗红又来了一个华丽转身，把“好利来”交给了职业经理人打理，重操旧业，拿起了相机。
他要实现另一个梦想——把大自然最美的瞬间刻成永恒。
2007年，记者曾到北京“好利来”总部采访罗红。
“我找罗总裁，他约我在这里见面。”前台接待人员一听，笑了，“先生你说笑话吧，总裁将近两个月没有来过这里了。”
罗红到哪里去了？
前台接待人员告诉记者，罗红在非洲拍片。但她不知道的是，罗红刚好回家，约定在总部见面。
罗红如约而至，与记者分享他在非洲拍的照片。
在大山中长大，绿水青山的雅安，山水如画，家乡美丽的山川给罗红上了美学“第一课”，于是，他追求“美”到了极致，做蛋糕要做最美的，拍照片自然也要到最美的地方，拍出最美的照片，“为美而感动，为美而存在”成了他的座右铭。
拍照片之初，他是围着四川家乡转，随后围着中国西部转，几乎走遍了中国西部所有的省份。
中国西部总是丰富、细腻和充满生命力的。在罗红眼里，“我是在大山中长大的孩子，对那里有特别深厚的感情。” 那几年里，罗红的足迹遍布了中国西部。他驾着车，带着自己的相机，穿行在西部的大山大水中，从举世皆知的山川河流，到人迹罕至的深林幽谷，罗红用它的镜头，把西部美景尽情收入囊中。
后来，他转出了国门，航拍非洲野生动物，独闯北极、南极。
每一年，罗红都要出一本摄影集，把一年中的创作精品选出来，送给顾客和亲朋好友。不少人把它当作旅游指南。
照片多了，摄影集已满足不了罗红的需求，“罗红摄影艺术馆”便应运而生。
他开始与时间赛跑
2010年，罗红在寸土寸金的北京，投资5个亿，历时6年，建成了一个占地面积180亩、号称中国最大的个人艺术馆——罗红摄影艺术馆。
步入艺术馆，扑面而来的是艺术馆创始人、探险摄影师罗红的超大幅“工作照”。辽阔的天空，高耸的山崖，罗红专注地端着相机，望向远方。
“这是一个安放我作品的地方，也是安放我灵魂的地方。”过去20多年里，罗红航拍自然风光与野生动物，足迹遍及全球，他曾去过53次非洲、2次南极、4次北极圈，拍摄了数十万张照片。艺术馆里常年展出的是从中精选的约200幅照片。
艺术馆自2016年开馆以来，罗红坚持不懈外出拍摄，为艺术馆带来源源不断的新作。4年间，艺术馆共更换了700多张作品。
“地球之美不可穷尽。”梦想已然实现，追逐还在路上。罗红的目光又盯在青藏高原上。在罗红心中，地球有三极：北极、南极和珠峰。
接下来，除了继续拍摄非洲之外，还有一个重要拍摄计划，就是航拍青藏高原和喜马拉雅山脉。原定计划在今年2月开始航拍青藏高原，突如其来的疫情挡住了他的脚步。
“拍摄是个体力活，天不亮4点半起来，5点出发，晚上8点拍完才回，一拍好几天；还有一次连续拍了1个月，平均每天4个小时在直升机上。我现在专注的事情就是在跑不动、拍不动之前尽可能地用心多拍一些。”年过半百的罗红也担心有一天真的跑不动了。
在接受采访时，罗红说：“错过了春天，不能再错过秋天。9月15日，我将到成都，开始航拍贡嘎山。”他计划航拍青藏高原，就从横断山脉开始，而石棉县地处贡嘎山南坡，航拍青藏高原，就从家乡的贡嘎山开始。
“我期盼，当人们看着这些视角独特的照片，然后感叹，‘哇，喜马拉雅，原来你是这样的’！那么，我所有的冒险与辛劳就没有白费！”
图文来自网络
“我的一生，有两个梦想，一个是把大自然最美的瞬间变成永恒，给更多的人分享；一个是做出最美的蛋糕，给中国人的生日带去最甜蜜、快乐的祝福。”
说这话的人叫罗红。
随着两个梦想的实现，罗红被贴上了很多标签。
“这些年来，我有过很多标签，‘摄影家’‘气候英雄’‘环保教育家’‘企业家’‘时尚先生’……但其实‘四川人’这个身份，才是最巴适的。”罗红说。
罗红曾去过非洲53次，拍下很多野生动物的精美照片
罗红拍的野生动物
罗红航拍的横断山脉
罗红航拍的野生动物
俯瞰地球的“蛋糕大王”
罗红不仅是四川人，还是雅安人。
但雅安人罗红离我们很远，因为他在空中俯瞰地球，航拍地球家园，他不是到非洲，就是到南极、北极……一路奔波的结果，“罗红摄影艺术馆”出现在北京。
其实罗红离我们很近，在中国大大小小的城市，几乎都有“好利来”蛋糕店，走出家门，就能品尝美味的蛋糕，而罗红正是“好利来”的创始人。
1967年，罗红出生在雅安石棉县。18岁那年，他走出大山，在成都一相馆当学徒。几年后，他回到雅安创业，只不过他干的不是开相馆，而是开了一家蛋糕店。
上了年龄的雅安人对罗红并不陌生，20多年前，在雅安少年宫路和羌江南路交会的路口，有一家“喜利来”蛋糕店，就是罗红开的。
只是让人想不到的是，后来，“喜利来”离开雅安，摇身一变成了“好利来”，他以前店后厂、现场制作为经营模式，推出了琳琅满目、样式新颖的蛋糕，并一炮打响，很快红遍了大江南北，成为中国蛋糕的第一品牌。
“好利来”不仅改变了中国蛋糕业的格局，还改变了罗红的命运，改变了跟随罗红闯天下的雅安人的命运。随着“好利来”不断扩张，不少雅安人跟着罗红走南闯北，别的不说，单是宝兴县大溪乡曹家村，先后有30余人走出去做“利好来”蛋糕，大多在外地闯下了一片天地。
家乡的美学“第一课”
罗红的两个梦想已经实现了一个，不仅做出了最美的蛋糕，而且还做到中国第一。
按理说，“好利来”此时就该“冲出亚洲走向世界”了，然而罗红又来了一个华丽转身，把“好利来”交给了职业经理人打理，重操旧业，拿起了相机。
他要实现另一个梦想——把大自然最美的瞬间刻成永恒。
2007年，记者曾到北京“好利来”总部采访罗红。
“我找罗总裁，他约我在这里见面。”前台接待人员一听，笑了，“先生你说笑话吧，总裁将近两个月没有来过这里了。”
罗红到哪里去了？
前台接待人员告诉记者，罗红在非洲拍片。但她不知道的是，罗红刚好回家，约定在总部见面。
罗红如约而至，与记者分享他在非洲拍的照片。
在大山中长大，绿水青山的雅安，山水如画，家乡美丽的山川给罗红上了美学“第一课”，于是，他追求“美”到了极致，做蛋糕要做最美的，拍照片自然也要到最美的地方，拍出最美的照片，“为美而感动，为美而存在”成了他的座右铭。
拍照片之初，他是围着四川家乡转，随后围着中国西部转，几乎走遍了中国西部所有的省份。
中国西部总是丰富、细腻和充满生命力的。在罗红眼里，“我是在大山中长大的孩子，对那里有特别深厚的感情。” 那几年里，罗红的足迹遍布了中国西部。他驾着车，带着自己的相机，穿行在西部的大山大水中，从举世皆知的山川河流，到人迹罕至的深林幽谷，罗红用它的镜头，把西部美景尽情收入囊中。
后来，他转出了国门，航拍非洲野生动物，独闯北极、南极。
每一年，罗红都要出一本摄影集，把一年中的创作精品选出来，送给顾客和亲朋好友。不少人把它当作旅游指南。
照片多了，摄影集已满足不了罗红的需求，“罗红摄影艺术馆”便应运而生。
他开始与时间赛跑
2010年，罗红在寸土寸金的北京，投资5个亿，历时6年，建成了一个占地面积180亩、号称中国最大的个人艺术馆——罗红摄影艺术馆。
步入艺术馆，扑面而来的是艺术馆创始人、探险摄影师罗红的超大幅“工作照”。辽阔的天空，高耸的山崖，罗红专注地端着相机，望向远方。
“这是一个安放我作品的地方，也是安放我灵魂的地方。”过去20多年里，罗红航拍自然风光与野生动物，足迹遍及全球，他曾去过53次非洲、2次南极、4次北极圈，拍摄了数十万张照片。艺术馆里常年展出的是从中精选的约200幅照片。
艺术馆自2016年开馆以来，罗红坚持不懈外出拍摄，为艺术馆带来源源不断的新作。4年间，艺术馆共更换了700多张作品。
“地球之美不可穷尽。”梦想已然实现，追逐还在路上。罗红的目光又盯在青藏高原上。在罗红心中，地球有三极：北极、南极和珠峰。
接下来，除了继续拍摄非洲之外，还有一个重要拍摄计划，就是航拍青藏高原和喜马拉雅山脉。原定计划在今年2月开始航拍青藏高原，突如其来的疫情挡住了他的脚步。
“拍摄是个体力活，天不亮4点半起来，5点出发，晚上8点拍完才回，一拍好几天；还有一次连续拍了1个月，平均每天4个小时在直升机上。我现在专注的事情就是在跑不动、拍不动之前尽可能地用心多拍一些。”年过半百的罗红也担心有一天真的跑不动了。
在接受采访时，罗红说：“错过了春天，不能再错过秋天。9月15日，我将到成都，开始航拍贡嘎山。”他计划航拍青藏高原，就从横断山脉开始，而石棉县地处贡嘎山南坡，航拍青藏高原，就从家乡的贡嘎山开始。
“我期盼，当人们看着这些视角独特的照片，然后感叹，‘哇，喜马拉雅，原来你是这样的’！那么，我所有的冒险与辛劳就没有白费！”
图文来自网络
【从0到1的突破！人工合成淀粉有何厉害之处】
设想一下，不需要种地，也不需要绿色植物，以太阳光、水和二氧化碳为原料，在工厂里就可以像植物一样源源不断生产出淀粉。是不是很神奇？而今，这看似遥不可及的一幕，在不久的将来，有望实现。
近期，中科院天津工业生物技术研究所传来喜讯：经过6年技术攻关，科研团队在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。
不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，这一被国际学术界认为将是影响世界的重大颠覆性技术，究竟有何厉害之处？其突破，又有何科学意义和现实意义？记者就此采访了论文的作者及相关专家。
突破瓶颈
中国人偏重碳水饮食，清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写道，“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物，由碳、氢、氧组成，是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，是养活全球人口最重要的食物原料，同时也是重要的工业原料。
多少年来，农作物通过光合作用，将水、二氧化碳等无机化合物合成可作为动物饲料和人类食物的糖类乃至淀粉等碳水化合物，是地球上最重要的生物化学反应过程。但这是效率最高的淀粉生产方式吗？答案是否定的。
根据论文通讯作者、天津工业生物所所长马延和提供的数据，在玉米等农作物中，将二氧化碳转变为淀粉，涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，太阳能的利用效率不足2%。“植物经过亿万年进化，适应了自然环境，其固有属性制约了淀粉高效合成。”马延和称。
有没有一种办法能够摆脱植物来合成淀粉？自合成生物学诞生以来，人们就开始尝试人工构建非自然途径，实现二氧化碳到淀粉的转化，以突破植物媒介光合作用的瓶颈。但是，因为技术路线不清、瓶颈问题难测，这条科研之路存在很多不确定性。
马延和等人还是决定勇闯“无人区”。2015年起，天津工业生物所在中国科学院重点部署项目和天津市财政专项的支持下，立项开展二氧化碳合成淀粉的研究。
6年鏖战，研究团队终于如愿以偿。论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬兴奋地说：“我们拿合成淀粉与自然界中的淀粉比较，得到核磁结果是一模一样的，可以说，合成淀粉实际上与自然的淀粉是没有区别的。”
这意味着什么？数据显示，2019年，全世界有近7.5亿人面临重度粮食不安全，占世界总人口近十分之一。“即使是替代一部分粮食淀粉作为工业原料甚至饲料，也是对缓解农业压力的巨大贡献。”马延和表示。
技术路径
用二氧化碳人工合成淀粉，这项颠覆性技术是如何炼成的？马延和告诉记者，从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为储藏在淀粉中的化学能。
可如何更高效地将光能转变为化学能？模拟和借鉴自然过程，构筑新的人工光合途径，科研人员想到了光能—电能—化学能的能量转变方式，首先通过光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气，然后通过催化利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能，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。
甲醇储存了来自太阳能的能量，但是自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。于是，科研人员又利用合成生物学的思想，从海量的生物化学反应数据中设计出了一条仅包含10步主反应的甲醇到淀粉的人工路线ASAP。
为将设计蓝图变为现实，科研人员还挖掘与改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将一碳的甲醇转化为三碳的二羟基丙酮，进一步转化为六碳的磷酸葡萄糖，最终合成了直链和支链淀粉。
“这是实现人工光合作用合成淀粉的一种过程。”马延和说，从科学突破角度看，这一人工途径的淀粉合成，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。
从技术创新角度看，通过发展高效的人工催化剂和生物酶，研究团队从6568个生化反应中设计形成固碳与人工合成淀粉新途径。按照20%的光电转化效率计算，这条化学、生物杂合的人工合成淀粉新系统，理论能量转化效率可达7%，其淀粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。
这意味着什么？蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量(按我国玉米淀粉平均亩产量计算)，“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗”。
应用前景
在江南大学原校长、中国工程院院士陈坚看来，食品生产大约占据全球40%的耕地，产生了25%的温室气体，作为最主要的粮食成分之一，淀粉的可持续供应是人类未来面临的重要挑战。这项研究成果将化学与生物的方法相结合，采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这项研究工作是典型的从“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。
马延和表示，如果未来该系统过程成本与农业种植相比具有经济可行性，并实际应用，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。
不过，他同时强调，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，且面临诸多挑战。
“后续，研究团队还需要尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换，让这项技术最终成为解决人类发展问题的有效手段和工具。”中科院副院长周琪表示，中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。
“当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。二氧化碳的转化利用与人工合成淀粉，正是应对挑战的重大科技问题之一。”周琪说。
来源：经济日报
设想一下，不需要种地，也不需要绿色植物，以太阳光、水和二氧化碳为原料，在工厂里就可以像植物一样源源不断生产出淀粉。是不是很神奇？而今，这看似遥不可及的一幕，在不久的将来，有望实现。
近期，中科院天津工业生物技术研究所传来喜讯：经过6年技术攻关，科研团队在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。
不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，这一被国际学术界认为将是影响世界的重大颠覆性技术，究竟有何厉害之处？其突破，又有何科学意义和现实意义？记者就此采访了论文的作者及相关专家。
突破瓶颈
中国人偏重碳水饮食，清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写道，“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物，由碳、氢、氧组成，是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，是养活全球人口最重要的食物原料，同时也是重要的工业原料。
多少年来，农作物通过光合作用，将水、二氧化碳等无机化合物合成可作为动物饲料和人类食物的糖类乃至淀粉等碳水化合物，是地球上最重要的生物化学反应过程。但这是效率最高的淀粉生产方式吗？答案是否定的。
根据论文通讯作者、天津工业生物所所长马延和提供的数据，在玉米等农作物中，将二氧化碳转变为淀粉，涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，太阳能的利用效率不足2%。“植物经过亿万年进化，适应了自然环境，其固有属性制约了淀粉高效合成。”马延和称。
有没有一种办法能够摆脱植物来合成淀粉？自合成生物学诞生以来，人们就开始尝试人工构建非自然途径，实现二氧化碳到淀粉的转化，以突破植物媒介光合作用的瓶颈。但是，因为技术路线不清、瓶颈问题难测，这条科研之路存在很多不确定性。
马延和等人还是决定勇闯“无人区”。2015年起，天津工业生物所在中国科学院重点部署项目和天津市财政专项的支持下，立项开展二氧化碳合成淀粉的研究。
6年鏖战，研究团队终于如愿以偿。论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬兴奋地说：“我们拿合成淀粉与自然界中的淀粉比较，得到核磁结果是一模一样的，可以说，合成淀粉实际上与自然的淀粉是没有区别的。”
这意味着什么？数据显示，2019年，全世界有近7.5亿人面临重度粮食不安全，占世界总人口近十分之一。“即使是替代一部分粮食淀粉作为工业原料甚至饲料，也是对缓解农业压力的巨大贡献。”马延和表示。
技术路径
用二氧化碳人工合成淀粉，这项颠覆性技术是如何炼成的？马延和告诉记者，从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为储藏在淀粉中的化学能。
可如何更高效地将光能转变为化学能？模拟和借鉴自然过程，构筑新的人工光合途径，科研人员想到了光能—电能—化学能的能量转变方式，首先通过光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气，然后通过催化利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能，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。
甲醇储存了来自太阳能的能量，但是自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。于是，科研人员又利用合成生物学的思想，从海量的生物化学反应数据中设计出了一条仅包含10步主反应的甲醇到淀粉的人工路线ASAP。
为将设计蓝图变为现实，科研人员还挖掘与改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将一碳的甲醇转化为三碳的二羟基丙酮，进一步转化为六碳的磷酸葡萄糖，最终合成了直链和支链淀粉。
“这是实现人工光合作用合成淀粉的一种过程。”马延和说，从科学突破角度看，这一人工途径的淀粉合成，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。
从技术创新角度看，通过发展高效的人工催化剂和生物酶，研究团队从6568个生化反应中设计形成固碳与人工合成淀粉新途径。按照20%的光电转化效率计算，这条化学、生物杂合的人工合成淀粉新系统，理论能量转化效率可达7%，其淀粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。
这意味着什么？蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量(按我国玉米淀粉平均亩产量计算)，“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗”。
应用前景
在江南大学原校长、中国工程院院士陈坚看来，食品生产大约占据全球40%的耕地，产生了25%的温室气体，作为最主要的粮食成分之一，淀粉的可持续供应是人类未来面临的重要挑战。这项研究成果将化学与生物的方法相结合，采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这项研究工作是典型的从“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。
马延和表示，如果未来该系统过程成本与农业种植相比具有经济可行性，并实际应用，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。
不过，他同时强调，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，且面临诸多挑战。
“后续，研究团队还需要尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换，让这项技术最终成为解决人类发展问题的有效手段和工具。”中科院副院长周琪表示，中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。
“当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。二氧化碳的转化利用与人工合成淀粉，正是应对挑战的重大科技问题之一。”周琪说。
来源：经济日报
#狮戬商学院##微深读#设想一下，不需要种地，也不需要绿色植物，以太阳光、水和二氧化碳为原料，在工厂里就可以像植物一样源源不断生产出淀粉。是不是很神奇？而今，这看似遥不可及的一幕，在不久的将来，有望实现。
近期，中科院天津工业生物技术研究所传来喜讯：经过6年技术攻关，科研团队在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。
不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，这一被国际学术界认为将是影响世界的重大颠覆性技术，究竟有何厉害之处？其突破，又有何科学意义和现实意义？记者就此采访了论文的作者及相关专家。
突破瓶颈
中国人偏重碳水饮食，清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写道，“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物，由碳、氢、氧组成，是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，是养活全球人口最重要的食物原料，同时也是重要的工业原料。
多少年来，农作物通过光合作用，将水、二氧化碳等无机化合物合成可作为动物饲料和人类食物的糖类乃至淀粉等碳水化合物，是地球上最重要的生物化学反应过程。但这是效率最高的淀粉生产方式吗？答案是否定的。
根据论文通讯作者、天津工业生物所所长马延和提供的数据，在玉米等农作物中，将二氧化碳转变为淀粉，涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，太阳能的利用效率不足2%。“植物经过亿万年进化，适应了自然环境，其固有属性制约了淀粉高效合成。”马延和称。
有没有一种办法能够摆脱植物来合成淀粉？自合成生物学诞生以来，人们就开始尝试人工构建非自然途径，实现二氧化碳到淀粉的转化，以突破植物媒介光合作用的瓶颈。但是，因为技术路线不清、瓶颈问题难测，这条科研之路存在很多不确定性。
马延和等人还是决定勇闯“无人区”。2015年起，天津工业生物所在中国科学院重点部署项目和天津市财政专项的支持下，立项开展二氧化碳合成淀粉的研究。
6年鏖战，研究团队终于如愿以偿。论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬兴奋地说：“我们拿合成淀粉与自然界中的淀粉比较，得到核磁结果是一模一样的，可以说，合成淀粉实际上与自然的淀粉是没有区别的。”
这意味着什么？数据显示，2019年，全世界有近7.5亿人面临重度粮食不安全，占世界总人口近十分之一。“即使是替代一部分粮食淀粉作为工业原料甚至饲料，也是对缓解农业压力的巨大贡献。”马延和表示。
技术路径
用二氧化碳人工合成淀粉，这项颠覆性技术是如何炼成的？马延和告诉记者，从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为储藏在淀粉中的化学能。
可如何更高效地将光能转变为化学能？模拟和借鉴自然过程，构筑新的人工光合途径，科研人员想到了光能—电能—化学能的能量转变方式，首先通过光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气，然后通过催化利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能，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。
甲醇储存了来自太阳能的能量，但是自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。于是，科研人员又利用合成生物学的思想，从海量的生物化学反应数据中设计出了一条仅包含10步主反应的甲醇到淀粉的人工路线ASAP。
为将设计蓝图变为现实，科研人员还挖掘与改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将一碳的甲醇转化为三碳的二羟基丙酮，进一步转化为六碳的磷酸葡萄糖，最终合成了直链和支链淀粉。
“这是实现人工光合作用合成淀粉的一种过程。”马延和说，从科学突破角度看，这一人工途径的淀粉合成，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。
从技术创新角度看，通过发展高效的人工催化剂和生物酶，研究团队从6568个生化反应中设计形成固碳与人工合成淀粉新途径。按照20%的光电转化效率计算，这条化学、生物杂合的人工合成淀粉新系统，理论能量转化效率可达7%，其淀粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。
这意味着什么？蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量（按我国玉米淀粉平均亩产量计算），“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗”。
应用前景
在江南大学原校长、中国工程院院士陈坚看来，食品生产大约占据全球40%的耕地，产生了25%的温室气体，作为最主要的粮食成分之一，淀粉的可持续供应是人类未来面临的重要挑战。这项研究成果将化学与生物的方法相结合，采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这项研究工作是典型的从“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。
马延和表示，如果未来该系统过程成本与农业种植相比具有经济可行性，并实际应用，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。
不过，他同时强调，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，且面临诸多挑战。
“后续，研究团队还需要尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换，让这项技术最终成为解决人类发展问题的有效手段和工具。”中科院副院长周琪表示，中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。
“当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。二氧化碳的转化利用与人工合成淀粉，正是应对挑战的重大科技问题之一。”周琪说。
近期，中科院天津工业生物技术研究所传来喜讯：经过6年技术攻关，科研团队在淀粉人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。
不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，这一被国际学术界认为将是影响世界的重大颠覆性技术，究竟有何厉害之处？其突破，又有何科学意义和现实意义？记者就此采访了论文的作者及相关专家。
突破瓶颈
中国人偏重碳水饮食，清代美食家袁枚曾在《随园食单》中这样写道，“粥饭本也，余菜末也”，足见国人对碳水的宠爱。这里所说的碳水即碳水化合物，由碳、氢、氧组成，是人类生存必不可少的元素。而淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，它是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，是养活全球人口最重要的食物原料，同时也是重要的工业原料。
多少年来，农作物通过光合作用，将水、二氧化碳等无机化合物合成可作为动物饲料和人类食物的糖类乃至淀粉等碳水化合物，是地球上最重要的生物化学反应过程。但这是效率最高的淀粉生产方式吗？答案是否定的。
根据论文通讯作者、天津工业生物所所长马延和提供的数据，在玉米等农作物中，将二氧化碳转变为淀粉，涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，太阳能的利用效率不足2%。“植物经过亿万年进化，适应了自然环境，其固有属性制约了淀粉高效合成。”马延和称。
有没有一种办法能够摆脱植物来合成淀粉？自合成生物学诞生以来，人们就开始尝试人工构建非自然途径，实现二氧化碳到淀粉的转化，以突破植物媒介光合作用的瓶颈。但是，因为技术路线不清、瓶颈问题难测，这条科研之路存在很多不确定性。
马延和等人还是决定勇闯“无人区”。2015年起，天津工业生物所在中国科学院重点部署项目和天津市财政专项的支持下，立项开展二氧化碳合成淀粉的研究。
6年鏖战，研究团队终于如愿以偿。论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬兴奋地说：“我们拿合成淀粉与自然界中的淀粉比较，得到核磁结果是一模一样的，可以说，合成淀粉实际上与自然的淀粉是没有区别的。”
这意味着什么？数据显示，2019年，全世界有近7.5亿人面临重度粮食不安全，占世界总人口近十分之一。“即使是替代一部分粮食淀粉作为工业原料甚至饲料，也是对缓解农业压力的巨大贡献。”马延和表示。
技术路径
用二氧化碳人工合成淀粉，这项颠覆性技术是如何炼成的？马延和告诉记者，从能量角度看，光合作用的本质是将太阳光能转化为储藏在淀粉中的化学能。
可如何更高效地将光能转变为化学能？模拟和借鉴自然过程，构筑新的人工光合途径，科研人员想到了光能—电能—化学能的能量转变方式，首先通过光伏发电将光能转变为电能，通过光伏电水解产生氢气，然后通过催化利用氢气将二氧化碳还原生成甲醇，将电能转化为甲醇中储存的化学能，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。
甲醇储存了来自太阳能的能量，但是自然界中并不存在甲醇合成淀粉的生命过程。于是，科研人员又利用合成生物学的思想，从海量的生物化学反应数据中设计出了一条仅包含10步主反应的甲醇到淀粉的人工路线ASAP。
为将设计蓝图变为现实，科研人员还挖掘与改造了来自动物、植物、微生物等31个不同物种的62个生物酶催化剂，最终优中选优，使用10个酶逐步将一碳的甲醇转化为三碳的二羟基丙酮，进一步转化为六碳的磷酸葡萄糖，最终合成了直链和支链淀粉。
“这是实现人工光合作用合成淀粉的一种过程。”马延和说，从科学突破角度看，这一人工途径的淀粉合成，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。
从技术创新角度看，通过发展高效的人工催化剂和生物酶，研究团队从6568个生化反应中设计形成固碳与人工合成淀粉新途径。按照20%的光电转化效率计算，这条化学、生物杂合的人工合成淀粉新系统，理论能量转化效率可达7%，其淀粉合成速率比自然光合作用提高了3.5倍。
这意味着什么？蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量（按我国玉米淀粉平均亩产量计算），“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗”。
应用前景
在江南大学原校长、中国工程院院士陈坚看来，食品生产大约占据全球40%的耕地，产生了25%的温室气体，作为最主要的粮食成分之一，淀粉的可持续供应是人类未来面临的重要挑战。这项研究成果将化学与生物的方法相结合，采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这项研究工作是典型的从“0到1”的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。
马延和表示，如果未来该系统过程成本与农业种植相比具有经济可行性，并实际应用，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。
不过，他同时强调，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，且面临诸多挑战。
“后续，研究团队还需要尽快实现从‘0到1’的概念突破到‘1到10’和‘10到100’的转换，让这项技术最终成为解决人类发展问题的有效手段和工具。”中科院副院长周琪表示，中科院将集成相关科技力量，一如既往地支持该项研究深入推进。
“当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。二氧化碳的转化利用与人工合成淀粉，正是应对挑战的重大科技问题之一。”周琪说。
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