国际在线报道（记者 王洹星）：24日，国际学术期刊《科学》发表了中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面所取得的重大突破性成果，国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。专家认为，这向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为设计组装新功能的生物系统提供了新的科学基础。
淀粉是粮食最主要的成分，同时也是重要的工业原料。目前淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产，淀粉合成与积累涉及60余步代谢反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。农作物的种植通常需要较长周期，需要使用大量土地、淡水等资源以及肥料、农药等农业生产资料。
中国科学院副院长周琪表示，当今世界面临全球气候变化、粮食安全、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，科技创新已成为重塑全球格局、创造人类美好未来的关键因素。二氧化碳的转化利用与粮食淀粉工业合成，正是应对挑战的重大科技问题之一。“按照工程化原理，利用生物计算技术，设计构建了非自然的二氧化碳固定还原与淀粉合成新路径，在国际上首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成，使淀粉生产的单一传统农业种植模式，向工业车间生产模式转变成为可能，取得了原创性的突破。”
天津工业生物所从头设计了11步反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。
此外，该成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗。如果未来该系统过程成本能够降低到与农业种植相比具有经济可行性，将会节约90%以上的耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展，推动形成可持续的生物基社会。中国工程院院士陈坚说：“这个研究成果是通过化学与生物的方法相结合，主要采用蛋白质工程和合成生物学等一系列新技术，从二氧化碳直接合成淀粉，完全颠覆了传统的淀粉生产方式。这个工作是典型的0到1的原创性成果，不仅对未来的农业生产，特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。”
该成果得到国内外领域专家的高度评价。瑞典查尔姆斯理工大学教授延斯·尼尔森表示，以二氧化碳为原料人工合成淀粉是利用合成生物学解决当今社会面临的若干重大挑战的惊人案例。“这是一个现代催化化学与合成生物学相结合的精彩案例，这次重大突破将会为日后更多相关研究铺平道路，这些研究的整合和应用将有助于解决我们未来面临的重大挑战。”
