在我们的常识里，淀粉来自农田里农作物的光合作用，是阳光、土壤和水共同孕育的成果。但你敢相信吗？

如今，科学家竟然能让二氧化碳“变身”淀粉！这项突破堪称震撼世界的科技革命，它打破了自然的限制，为人类的未来开辟了全新的可能。

要理解这项神奇的技术，我们得先从淀粉和光合作用说起。

淀粉，是我们日常生活中常见的物质，米饭、馒头、土豆里都有它的身影，它是植物储存能量的方式，也是我们饮食中重要的能量来源。

从化学结构上看，淀粉是由葡萄糖聚合而成的多糖。而葡萄糖、半乳糖、果糖等单糖，虽然结构不同，但化学式都是C6H12O6，因为可以写成碳和水的形式，所以糖类也被叫做碳水化合物。

除了单糖，还有由两个单糖组成的二糖，比如蔗糖、麦芽糖，以及像淀粉、纤维素这样的多糖。纤维素是植物细胞壁的主要成分，虽然也是糖类，但很难被人体消化，不过对于食草动物来说却是重要的食物。

植物制造淀粉依靠的是光合作用，这一过程发生在植物细胞的叶绿体中。叶绿素吸收光能，将水分解成氧气和氢，同时生成ATP（三磷酸腺苷，一种储能物质）。

接下来，在各种复杂酶的催化下，原本很不活泼的二氧化碳分子被活化，形成三磷酸甘油酸，再经过一系列复杂的生化反应，最终合成葡萄糖，多个葡萄糖连接在一起就形成了淀粉。

这个过程被称为卡尔文循环，需要60多步代谢反应，不仅过程复杂，而且能量利用率极低，理论上植物加工出的糖分所含能量还不到吸收光能的5%。

相比之下，太阳能电池板的能量转化效率都比它高很多，只是太阳能电池板无法直接生产出淀粉。

后来，玉米等碳四植物的出现带来了一些改变。这些起源于干热地带的植物，为了适应环境，进化出了特殊的光合作用机制。

二氧化碳在它们体内先形成苹果酸等四碳化合物，再进行卡尔文循环，大大提高了光利用率，因此碳四植物好养活、糖分高，在农业和工业上都有重要用途。

科学家们也一直在探索，如何利用这些特性来提高其他农作物的光合作用效率。

不过，我国的科学家可是大有办法：2024年，中科院团队为我们带来了颠覆性的成果，到如今这项技术正在变得更为成熟。

他们采用类似搭积木的方式，利用化学催化剂，先将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一化合物，接着把碳一化合物聚合成碳三化合物，再通过生物途径将碳三化合物聚合成碳六化合物，也就是葡萄糖，最终合成直链和支链淀粉。

这一过程将原本需要60多步的代谢反应缩短到了11步，淀粉合成速率是玉米的8.5倍！在能量满足的情况下，一立方米大小的淀粉生物反应器，年产淀粉量就相当于5亩玉米的年平均产量。

这项技术的意义极其深远。从农业角度看，中国虽然地域辽阔，但耕地面积和北方水资源都相对缺乏。

如果这项技术实现工业化生产，我们可能节约90%以上的耕地和淡水资源，还能避免农药、化肥对环境造成的负面影响。

对于丝绸之路上那些缺水但阳光充足的中亚、西亚国家来说，这更是一个巨大的福音，有望解决他们的粮食问题。

在环保和能源领域，这项技术同样潜力无限。我们都知道，化石能源燃烧产生的大量二氧化碳是全球变暖的主要原因之一。

如今，二氧化碳能转化为淀粉，这就意味着我们可以将这个“环境祸首”变成宝贵的资源。

淀粉又可以进一步加工成乙醇等燃料，实现碳循环和碳中和，这对解决能源危机和环境问题具有重大意义。

从更宏观的角度看，这项技术是人类智慧的伟大体现。

一直以来，我们依赖自然的光合作用获取淀粉，但现在，我们通过科学研究，找到了一条全新的路径。这让我们不禁思考，科学的本质究竟是什么？

人类作为造物主绝妙的产物，我们的智慧是否能够参透造物主的意识？这项技术的突破，就像发现了一块珍贵的贝壳，有可能彻底改变人类的命运。

中科院人工合成淀粉的项目被顶级期刊《科学》评审为“里程碑式突破”，它将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性的影响。

正如老子所说：“孰能有余以奉天下，唯有道者。”人类不断探索未知，用科技的力量解决难题，推动社会进步，这才是真正的伟大。

在未来，随着技术的不断完善和发展，或许我们的粮食生产不再完全依赖土地和阳光，能源问题也能得到更好的解决。从二氧化碳到淀粉，这场科技革命的序幕已经拉开，它将如何改变我们的生活？让我们拭目以待。



文本来源：@安森垚（yáo）