研究人员利用“积木”思维解决一系列适应性问题。因为合成淀粉最大的挑战是天然淀粉合成途径是经过植物亿万年的自然选择进化而来的，所有的酶都能很好的适应和配合。然而，人工设计的反应路径可能没有植物那么完美。为了解决酶的适配问题。
研究人员根据每个模块最终产物中的碳原子数，采用模块化的思想，将整个途径分为四个模块，分别命名为C1(一碳化合物)、C3(三碳化合物)、C6(六碳化合物)和Cn(多碳化合物)模块。每个模块的原料和产物是确定的，但反应过程很多。研究人员要做的就是找到四个模块的最佳组合。
淀粉是谷物最重要的成分，通常是农作物通过自然光合作用固定二氧化碳产生的。自然界中淀粉的合成和积累涉及60多种生化反应和复杂的生理调节。中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和，带领团队，利用类似“积木”的方法，从零开始设计并构建了11步的非自然固碳和淀粉合成方式，并在实验室首次实现了二氧化碳到淀粉分子的完全合成。
实验室初步试验表明，合成淀粉的效率约为传统农业淀粉生产的8.5倍。但这一成果目前还处于实验室阶段，距离实际应用还有一段距离。在玉米等作物中，天然光合作用的淀粉合成和积累涉及60多个生化反应和复杂的生理调控，理论能量转化效率约为2%。
经过多年研究，中科院天津工业生物研究所和大连化工材料研究所的科研团队采用了类似“积木”的方法，通过化学催化和生物催化模块系统的耦合，实现了“光能-电能-化学能”的能量转换模式，成功构建了从二氧化碳到淀粉合成只有11步的人工途径。自2015年以来，天津工业生物研究所的研究团队开始了合成淀粉项目。
据中新网9月24日报道，中国科学家首次对外宣布，历时六年的科技攻关，我国已经掌握了人工合成淀粉的关键技术。
该科技成果能利用二氧化碳合成淀粉，如此说来人类有望跳过植物光合作用，自己生产能量食品，科幻成了现实！
淀粉是一种单一结构的大分子物质，以往人类所使用或食用的淀粉，几乎都来自各种植物。
上个世纪60年代我国科学家集体攻关，合成了结晶牛胰岛素，这一成就差一点获得诺贝尔奖。如今我国科学家又在人工合成淀粉方面取得突破——首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。
该研究成果的论文将在《科学》杂志上发表，未来人类有望实现从二氧化碳到淀粉生产的工业制造。
目前，这种合成淀粉的速度是玉米植株合成淀粉的8.5倍，但是合成的成本偏高，尚不能进行量产。
未来，若二氧化碳人工合成淀粉的成本与体量能够大幅降低，接近农业种植的综合成本，那么我们将节约90%以上的耕地和淡水资源，也不存在农药、化肥的问题。
中国率先全球，提出了“碳达峰”和“碳中和”目标，这里技术的应用落地，有望快速高效地推进绿色中国建设。
人工合成淀粉的具体步骤类似于叠积木，和牛胰岛素的合成过程相似。该过程全称：在无细胞系统中用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的化学-生物法联合的人工淀粉合成途径(ASAP）。
利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六(C6)化合物，再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。
该技术前景如何，我们拭目以待。
在我们的生活当中，经常会有淀粉的身影，例如包饺子，包馄饨，勾芡等，这些都会用到淀粉。而我们知道的，淀粉大多是由绿豆粉，小麦粉，红薯粉等所制成。就在2021年9月24日，我国科学院天津工业生物技术研究所主导完成了人工合成淀粉重大科技突破进展成果论文。
而这个人工合成淀粉是由二氧化碳到淀粉的从头合成，可以说是非常重大性，具有颠覆性，原创性的突破，这是国际上首次。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。使用二氧化碳人工合成淀粉，能够大大的降低很多成本。可以减少90%以上的耕地淡水资源，还能够尽量避免化肥，农药对我们环境的负面影响。进而推动可持续的生物基社会，提高我们人类粮食安全水平。
除此之外，还能够为我们推进碳达峰和碳中和的目标实现技术路线提供一种新思路。我们都知道淀粉属于量是最主要的成分，同样也是我们工业原料的重要成分。一般是由农作物制成，但是农作物需要长时间的周期，再加上它要占用大量的土地，肥料。以及淡水资源等。所以二氧化碳转换率属于当今社会乃至世界科技创新的战略方向。不再依赖于植物的光合作用，就能够将二氧化碳合成淀粉，属于影响世界的重大颠覆性技术。
这项研究并不是一朝一夕得来的，是从2015年就已经在实施，当时聚合了很多有资质，有能力的优秀科学家团队，经过六年来不断的摸索，探究，终于他们成功研发出了人工合成淀粉。
它们的合成方式主要是结合了化学以及生物，具体的可能需要研究人员讲解，简单一点的讲，就是将原本的二氧化碳一点一点的变成符合淀粉的化合物。感兴趣的小朋友和大朋友可以去看相关的新闻报道。
星际移民标配—人造淀粉、人造蛋白质
2021年真是神奇的一年
不仅有航天工程的重大突破
就连“无中生有”的报道也非常多
不久前的新闻报道显示
我国科学家已经能够
利用二氧化碳人工合成淀粉
大规模应用一氧化碳合成蛋白质了
人工合成淀粉是通过化学催化剂
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
再通过设计构建碳一聚合新酶
将碳一化合物聚合成碳三化合物
如此这般一步步合成直链和支链淀粉
人工合成蛋白质
则是以一氧化碳、二氧化碳、氨水等原料
将无机氮和碳转化为有机的氮和碳
哇哦，真的太神奇了
我们知道淀粉属于碳水化合物的一种
是为我们人类提供能量的营养物质
蛋白质则是由氨基酸组成
它是构成人体结构、免疫、激素等
不可或缺的一种重要营养物质
这两种物质
在我们的生存当中必不可少
这就让小二君不由得多想了想
在浩瀚的宇宙当中
空间距离是极其恐怖的
拿离我们比较近的火星来讲
地球与火星最近距离5500万公里
最远距离有4亿公里远
这么远的距离
我国“天问一号”火星探测器
经过295天长途跋涉
才在火星表面实现软着陆
如果以后要派航天员去探索火星
在航天技术没有突破的情况下
差不多也得飞行一年左右才到火星
这么长时间需要带多少物资
仅是航天员所需要的食物
就是非常庞大的质量
这还会是火星的距离
如果去往木星、土星
其他毗邻的恒星
数光年的距离
说个悲观的话
可能需要会付出几代人的时间
才能航行到达
当如今有了这些“无中生有”技术
可以通过航天员排出的二氧化碳
生产生命所需的淀粉、蛋白质等食物
自然会节省下大量的空间
可以携带更多的探测设备及相关机械
相信随着科学技术的进步
“无中生有”生产淀粉、蛋白质等食物
会走进寻常百姓家
在未来航天应用上发挥更大的作用
