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二氧化碳变淀粉?这是自农业种植后,影响人类一万年最重要的发明?

来源:光速科普 https://mbd.baidu.com/newspage发布时间:2021-09-27
二氧化碳变淀粉?这是自农业种植后,影响人类一万年最重要的发明?

原来西北风真的可以喝,天上真的可以掉馅饼?
 

       最近,中科院天津工业生物所人工利用二氧化碳合成无细胞化学酶淀粉的消息刷屏了,据说反应步骤从玉米等生物合成的60余步,减少到11步,理论能量转化效率,从农作物光合作用的约2%,提高到超过10%,比玉米淀粉自然合成速率快8.5倍,将来1立方米的生物反应器年产淀粉量,相当于5亩玉米地的淀粉产量。对此,网友纷纷表示:原来西北风真的可以喝,天上真的可以掉馅饼,法师真的可以从空气里搓出魔法面包。

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试管里面装的是未来

地球几十亿年来生物圈的能量使用逻辑改变了?

       二氧化碳变淀粉,很多人听着觉得太玄幻,以为是水变油、点石成金这类忽悠人的概念。其实,这就是植物的生长方式。人呼吸氧气,排出二氧化碳,而植物呼吸二氧化碳,排出氧气,吸进去的二氧化碳,通过光合作用,转化为淀粉,这是植物亿万年前就学会的本领。

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       玉米就是将二氧化碳变成淀粉,但效率较低,而现在我们掌握了不经过植物,直接能将二氧化碳转化成淀粉的方法,它等于使得地球几十亿年来生物圈的能量使用逻辑改变了,我们绕过了植物这个环节,甚至可以不用太阳能,就能获得能量。当然,这里面非常复杂,需要各种催化酶,必须遵守能量守恒原则。

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二氧化碳含量95.3%的火星大气层,将是人类取之不尽,用之不竭的太空粮仓?
     
  不需要植物,不需要阳光,使用空间还小,看到这里,有人马上就想到,这是人类星际旅行的重大利好啊。的确,现在所有科幻作品对未来宇宙农业的描述都是火星种土豆或无土栽培之类,其实和几万年前的原始农业没有本质区别,它们受限极大,而且效率也极低。二氧化碳人工变淀粉是降维打击,如果真的实用化和大规模量产之后,二氧化碳含量95.3%的火星大气层,简直就是裹了一层面衣,将是人类取之不尽,用之不竭的太空粮仓。

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人类要想进行星际旅行,还需要突破几项关键的前置技术?
       当然,人类要想进行星际旅行,还需要突破几项关键的前置技术,比如人工合成蛋白质,长期只吃淀粉没有蛋白质可不行,从1958年我国发明人工合成胰岛素,到同样是中科院天津工业生物所的“人造肉”技术,其实已经解决了这个问题。那么接下来需要突破的,就是核聚变发动机了,这些都是战略性质的关键前置技术。而其他的人工休眠技术、人类太空繁殖,航天器和电子产品的耐用性等等,只是战术性的应用技术。

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有淀粉有肉,让我们飞出太阳系

       二氧化碳变淀粉利好人类星际旅行,但是它的意义远不止于此。对于生活在地球上的我们来说,意味着从此再也不用担心挨饿了。人类的发展史,就是一部挨饿史,民以食为天。历史上为了填饱肚子,人吃人的事情比比皆是,我们幸存人类的祖先,几乎都吃过人,所以据说我们每个人都有抵抗朊病毒的基因。人类从忍饥挨饿,到喂饱肚子,其实也就是近几十年的事情。
       对于我们中国百姓来说,能填饱肚子,也就是近几十年的事情。现在,二氧化碳人工合成淀粉的技术,终于可以让人类永远摆脱饥饿的阴影了。当然,现在还只是在实验室状态,需要将技术实用化,而实用化之后,第一步合成的也将是工业淀粉,人不能吃,但即使这样,也可以减少现在从生物淀粉中提取工业淀粉的用量,解放生物淀粉,用来生产更多的肉食。

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 ► 这是农业种植之后的第二次生物革命

       上万年前,我们人类从树上走下来,神农尝百草,发明了农业种植,而现在,利用二氧化碳人工合成淀粉,则是第二次生物革命。它的意义相当于在种植业、畜牧业植物,开创了一个新的农业门类,比一切咱们所知道的农业上的进步都要重要,它将深刻地改变人类的农业生产乃至整个生物圈的能量循环模式,拓展地球生态圈向任何以前不适宜的地方扩张的可能性,比如沙漠、冰川、月球、火星甚至整个太阳系。21世纪是生物的世纪,同时也是宇航的世纪,看来不是说说而已。  

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星辰大海和填饱肚子都要有

       最后,还要说一点,二氧化碳人工合成淀粉的技术实用化之后,现在所谓的“温室效应”,“碳中和”之类的环保问题,将再也不是问题,二氧化碳甚至可能会涨价。
       不管怎么,这一技术的出现,虽然不能马上到达未来,但让我们看到了未来一万年的样子。
       而更幸运的是,它出现在中国。
       星辰大海和填饱肚子都要有。

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编辑:上官国莲     审核:刘阳