新聞觀察：顛覆性技術(shù)獲突破 實(shí)驗(yàn)室里“種”淀粉
央視網(wǎng)消息：中國科學(xué)家歷時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)從動物、植物、微生物等31個不同物種來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多個步驟相比，顯著降低了合成的復(fù)雜度。
針對人工途徑中來源于不同物種的生物酶催化劑間存在難以適配的問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了模塊組裝優(yōu)化與時空分離反應(yīng)策略，解決了人工途徑中底物競爭、產(chǎn)物抑制等問題，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)核磁檢測來看，兩者是沒有區(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 馬延和：如果變成工業(yè)化，就是我們說以合成生物學(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，如果未來二氧化碳人工合成淀粉的系統(tǒng)過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，將會節(jié)約90%以上的耕地和淡水資源，避免農(nóng)藥、化肥等對環(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。