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中国科学院科技摄影联盟供图 |
中评社香港11月1日(评论员 陈鸿斌)新华社不久前报导,中科院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得了重要进展,在世界上首次成功推出了一种颠覆性的淀粉合成方式:不依赖光合作用,以二氧化碳、电解产生的氢气为原料,成功生产出淀粉!相关研究成果于9月24日线上发表于《科学》期刊上。这是一条极为振奋人心的消息,也是人类发展史上一个极为重大的创新和突破。
粮食安全对各国来说都至关重要,根据联合国粮农组织的相关报告:2020年全世界有8.11亿人面临饥饿,比2019年多出1.61亿。近23.7亿人无法获得充足的食物,比2019年增加3.2亿人。未来的人工合成淀粉,也就是人类最大的热量来源碳水化合物一旦得以解决,其意义是极为重大的,饥饿问题将迎刃而解。
中国一贯积极推进农业生物技术进步,从遗传杂交育种到分子设计育种,多年来一直在追赶着国际科技前沿。合成生物学被认为是影响未来的颠覆性技术。模拟自然作物光合作用,重新设计生命合成代谢过程,设计人工生物系统不依赖植物种植进行淀粉制造,这一研究潜藏着惊人的变革前景。过去几年,《自然》等顶级期刊上发表的相关论文就不下10篇,主要集中在二氧化碳固定、人工光合作用等研究方向,但淀粉的人工合成并未实现突破。
在人们的主食中淀粉占比很高,例如小麦含淀粉63-65%,大米大致含淀粉60-70%,不同品种的大米淀粉占比略有差异。淀粉也被称为碳水化合物,简单地说也是糖类,是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称,基本上是人们日常摄入热量的主要来源,它的结构有很多种,在自然状态下是通过光合作用合成的。
光合作用是植物、藻类等生产者和某些细菌等利用光能把二氧化碳、水或硫化氢变成碳水化合物的过程,分为产氧光合作用和不产氧光合作用两类;植物的光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个步骤。它需要阳光、水和二氧化碳的参与,属于太阳能利用的一种方式,尽管它的理论效率可达11%,但会因为吸收不良,光合作用的呼吸要求以及最佳太阳辐射水平等影响,整体效率很低,光合效率只有太阳辐射的3%—6%。
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