新聞?dòng)^察：顛覆性技術(shù)獲突破 實(shí)驗(yàn)室里“種”淀粉
央視網(wǎng)消息：中國(guó)科學(xué)家歷時(shí)6年多科研攻關(guān)，世界上首次在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成，這一成果被認(rèn)為是繼上世紀(jì)60年代在世界上首次完成人工合成結(jié)晶牛胰島素之后，中國(guó)科學(xué)家又在人工合成淀粉方面取得重大顛覆性、原創(chuàng)性突破。這意味著，顛覆性技術(shù)獲得突破后，不需要種植農(nóng)作物，直接在生產(chǎn)車間中制造淀粉成為可能。
中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中首次實(shí)現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成，這一人工途徑的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。這一顛覆性技術(shù)中的核心關(guān)鍵是在計(jì)算設(shè)計(jì)人工途徑中的生物酶催化劑，科研團(tuán)隊(duì)從動(dòng)物、植物、微生物等31個(gè)不同物種來(lái)源挖掘合適的生物酶催化劑，構(gòu)建了一條只有11步反應(yīng)的人工淀粉合成途徑，與自然界淀粉合成需要的60多個(gè)步驟相比，顯著降低了合成的復(fù)雜度。
針對(duì)人工途徑中來(lái)源于不同物種的生物酶催化劑間存在難以適配的問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了模塊組裝優(yōu)化與時(shí)空分離反應(yīng)策略，解決了人工途徑中底物競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)物抑制等問(wèn)題，最終獲得了淀粉合成速率和效率顯著提升的人工途徑。
那么人工合成的淀粉和自然界的淀粉有何異同？專家介紹，從科學(xué)檢驗(yàn)金標(biāo)準(zhǔn)核磁檢測(cè)來(lái)看，兩者是沒(méi)有區(qū)別的。
科研團(tuán)隊(duì)介紹，在充足能量供給的條件下，按照目前的技術(shù)參數(shù)推算，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量相當(dāng)于5畝土地玉米種植的平均年產(chǎn)量。雖然人工合成淀粉這一路徑已經(jīng)打通，但是目前僅在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)了少量的淀粉樣品，要真正實(shí)現(xiàn)人工合成淀粉的工業(yè)化還面臨很多挑戰(zhàn)。
中科院天津工業(yè)生物所所長(zhǎng) 馬延和：如果變成工業(yè)化，就是我們說(shuō)以合成生物學(xué)的這種理念重新設(shè)計(jì)生物體甚至生物體的功能，然后讓它能夠突破自然生物的局限，就可以大大縮短它的生產(chǎn)周期和降低成本。
業(yè)內(nèi)專家稱，如果未來(lái)二氧化碳人工合成淀粉的系統(tǒng)過(guò)程成本能夠降低到與農(nóng)業(yè)種植相比的經(jīng)濟(jì)可行性，將會(huì)節(jié)約90%以上的耕地和淡水資源，避免農(nóng)藥、化肥等對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高人類糧食安全水平，促進(jìn)碳中和的生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展。