我國科學院天津工業生物技術研究所，在人工合成澱粉方面取得重大突破性進展，首次在實驗室中實現了從二氧化碳到澱粉的合成過程。相關研究成果在線發表在了世界頂級期刊《科學》雜誌。

客觀地說，這個研究是諾貝爾獎級別的大突破。相信看到這裡，很多人會納悶：這有什麼了不起的？

我們可以簡單列舉一下，如果這個技術實現了大規模的應用，人類的生活會變成什麼樣？

• 不再需要大量的耕地
• 降低大氣二氧化碳含量，解決全球變暖問題
• 把太陽能變成液化能源
• 上火星不再需要不用種土豆了（註：美國大片《火星救援》中，宇航員在火星上種植土豆）

那究竟是咋回事呢？這回我們就來好好說一說這個事情。

澱粉到底有什麼用？

俗話說“人活着不是為了吃，但吃是為了活着”，人如果要活下去，就必須攝取足夠多的食物。而如果把食物按照成分進行分類，大概就這麼幾個大類：

• 碳水化合物（糖）
• 蛋白質
• 脂肪
• 無機鹽
• 微量元素
• 水

其中，能夠為人體提供能量的是碳水化合物、蛋白質和脂肪。我們日常吃的食品其實都有營養成分表，這些成分都在上面寫着。

碳水化合物是人類最主要的能量來源之一，而碳水化合物中是由碳、氫、氧三種元素組成的，是自然界中存在最多的有機化合物，由於氫氧的比例為二比一，和水一樣，故被稱為碳水化合物。

碳水化合物也分很多種，我們還可以對其進行分類，分為多糖類，和單糖類。常見的多糖類就有澱粉、纖維素，而最典型的單糖類就是葡萄糖、果糖。

我們在吃糧食時，其中含有的就是澱粉，它進入人體後，會分解成單糖“葡萄糖”，葡萄糖可以在細胞內生成ATP，ATP水解後就可以釋放出大量能量讓人體使用。

所以，澱粉實際上是人類最需要的能量來源，人類種植農作物的本質就是獲取澱粉。在太陽光下，植物的葉綠體可以把二氧化碳和水合成澱粉，整個過程極其複雜，各種調控和和反應大概有60個步驟，十分緩慢，對於利用率和轉化率極低，只有2%左右。這才使得我們需要大量的耕地來種植農作物。

人工合成澱粉

這次合成澱粉的實驗方法是另闢蹊徑，僅需要11個步驟。首先是在無機催化劑下，把二氧化碳和氫氣合成為甲醇，其中這裡還用到了太陽能分解水制氫的技術，這也是受到了光合作用利用太陽能的啟發。緊接着，再把甲醇轉化成三碳化合物，再把三碳化合物合稱為六碳化合物，以此類推，像搭積木一樣，最後聚合成澱粉。

和植物合成澱粉相比，操作簡單，工序很少，速率快，轉化率和利用率都得到了大幅度的改善，以前自然界合成澱粉時，對於光能的利用率不到2%，而這次的利用率超過了10%。也就是說，研究人員靠着太陽能、電能加上二氧化碳和水，就可以自己製備出澱粉來。

這項技術的偉大意義，不僅僅在於多了一條澱粉生產途徑，更為重要的是為我們移民外太空做準備。

太空移民的食物來源

美國大片《火星救援》中，美國宇航員馬克·沃特尼被遺留在了火星，同伴們都已離開，食物也只能夠維持一個月左右，但他憑藉著植物學家的身份，在太空中種植土豆，依靠着土豆他存活了下來，並成功等到了地球的救援。

通過這部電影我們可以看出，在美國的想象中，人類移民火星的食物來源是地球供給，以及在火星表面種植農作物。

而中國的科技卻打破了美國的想象，人工合成澱粉技術成功之後，未來人類移民火星，根本不用在火星表面種植農作物，而是可以直接利用二氧化碳在火星表面製作澱粉，這樣製作的澱粉周期更短，而且轉化率更高，能夠以最少的代價獲得更多的澱粉。

可能會有人說：既然可以人工合成澱粉，那未來是否可以不用種地了呢？

實際上，現如今還無法做到僅靠實驗室合成來獲取澱粉，還需要繼續耕種。未來可以大規模生產之後，或許就可以減少農業種植面積。

但是除了澱粉之外，人類還需要維生素，而我們主要是從水果、蔬菜中獲取維生素，再加上我們食用水果、蔬菜主要是喜歡它們的口感，所以在無法人工合成水果、蔬菜之前，我們仍舊要繼續種地。

當然了，人工合成澱粉除了可以當作太空食物之外，還有非常多的好處：節約土地；早日實現碳中和；農民不用勞作，甚至可以消滅全世界的飢餓，從這些角度來看，我國科學家人工合成澱粉的技術非常重要，一旦大規模生產，將能夠造福於整個地球。