中國農業科學院飼料研究所10月30日釋出，我國在國際上首次實作從一氧化碳到蛋白質的合成，已經形成萬噸級的工業生産能力，獲得首個飼料和飼料添加劑新産品證書。今天就和大家聊聊這次的研究以及與合成澱粉的差別。
01，關于這個題目
題目有一定的誤導，大家要在看“熱鬧”的同時看下“門道”哈。
1，【首次】實作一氧化碳到蛋白這個宣傳是不合适。
從一氧化碳到蛋白，是本研究所用菌株的特點，該菌株1994年由ABＲINI J 從兔糞便中分離，其特點就是：可以用一氧化碳作為底物。
2，本研究的優勢在于改良菌株的合成效率
新聞上說
突破了乙醇梭菌蛋白核心關鍵技術，大幅度提高反應速度（22秒合成），創造了工業化條件下一步生物合成蛋白質收率最高85%的世界紀錄。
具體手段可能是誘變，基因工程等方法（畢竟2013年José M已經解讀了其基因組）。
3，很多人可能會和二氧化碳合成澱粉相比，但是其實這可以說是完全不同的兩種内容，合成澱粉難了n個數量級。
一氧化碳合成蛋白質——發酵
二氧化碳合成澱粉——有機合成。
02，何謂發酵？
其實，提到從無機化合物到有機化合物這個過程，學化學的人會想到化學合成，而學生物的人會想到生物合成。
生物合成，是自然界最廣泛的反應之一，尤其是植物和微生物廣泛存在，比如大家最熟悉的光合作用，就是用植物或者微生物細胞，将二氧化碳和水固定下來形成有機物。
而發酵自然也是生物合成的一大過程，隻不過很多時候，人們容易把發酵局限在了“分解、降解”領域，比如我們日常的酒、醬油都是發酵産物，就連我們的饅頭一樣是發酵的，可以說，發酵領域是生物學科下的一大門類，包括著名的茅台院士，也是做發酵的，領域是“白酒釀造工藝”。
其實，發酵的總體定義更應該是：
借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體本身、或者直接代謝産物或次級代謝産物的過程。
03，生物合成蛋白質
這次提到的從一氧化氮合成蛋白質，是個發酵過程，本質上就是生物合成。研究人員采用的是乙醇梭菌。
我們剛好有他們發表的文章，如下，發表于《動物營養學報》的一篇文章
該文章的機關是新聞裡提到的農科院和普朗生物公司，也有新聞中采訪到的薛敏博士。
從薛敏研究員的專利來看
她主要從事的是飼料相關領域研究，這也和本次報道的合成蛋白質相關，因為蛋白質是飼料中的重要成分，也是衡量飼料品質的一大因素。在該文章，很好的為我們揭秘了這次新聞報道的内容：
我們從中可以得出：
1，乙醇梭菌本身是一種發酵菌體( Clostridium autoethanogenum)，ABＲINI J于1994年發現，這是當年論文裡的菌株（Archives of Microbiology，影響因子2.3，中科院4區）
2，乙醇梭菌本身可以用一氧化碳（CO）作為原料來進行液态發酵。
這在1994年ABＲINI J 發現該菌株的時候就報道了其特性，題目明确寫着：
an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide
一種可以從一氧化碳産生乙醇的厭氧菌。
ABＲINI J 測試了其底物（substrates），發現可以用一氧化碳，氫氣，二氧化碳等。
當用一氧化碳作為底物的時候，其合成産物效率
3，這種成分的應用價值在于：獲得高蛋白質生物飼料原料乙醇梭菌蛋白。
由此，我們可以得出結論：新聞的研究并不是創造了新菌株，而是改造菌株，em，這是生物工程裡的基本操作。
04，課題組做了什麼？
這一點，我們隻能從新聞中來管窺。
1，進行了細菌改造
中國農科院飼料所與北京首朗生物技術有限公司經多年聯合攻關，突破了乙醇梭菌蛋白核心關鍵技術，大幅度提高反應速度（22秒合成），創造了工業化條件下一步生物合成蛋白質收率最高85%的世界紀錄。
從這段新聞，我們可以看到，他們應該是對這個工程菌進行改造，提高了合成效率，當然具體改造過程，肯定是專利。
2，描述了生物工程概念
該項研究以含一氧化碳、二氧化碳的工業尾氣和氨水為主要原料，“無中生有”制造新型飼料蛋白資源乙醇梭菌蛋白，将無機的氮和碳轉化為有機的氮和碳，實作了從0 到1的自主創新，具有完全自主知識産權。
這段話的前半部分不用看，生物工程都是這麼描述的，你甚至可以來形容任何一個生物過程，比如放屁對于人來說就是“無中生有”過程，因為你吸入的是氧氣，最後在人體代謝後生成了二氧化碳。
後半段可以看一下，就是有知識産權。而作者在那篇文章中也介紹到了和新聞一樣的内容：生産一萬噸乙醇可以獲得1500噸菌體蛋白。
05，與合成澱粉的差別
大家容易将這個内容和合成澱粉進行比較。但是，個人認為，這二者還是有差別的。
合成澱粉最大的優勢在于，脫離了細胞的存在，直接用有機的辦法來催化，這也是有機合成近些年來的重大突破，是以相關研究發表在了《Science》上。
反過來，你要是用生物學的手段來做，就沒那麼吸引力了，一個舉世皆知的光合作用就可以滿足你的需求，單細胞生物也可以光合作用啊，根本不需要什麼有機合成，給點光和水加二氧化碳就滿足了。
同樣，人工合成氨難度很大，需要專門的工廠裝置，可是自然界利用氮氣的植物都有呢，比如根瘤菌。
反正，除了個别單質（比如碳），真的很少聽說某種化合物生物無法代謝的。
而這次是一種發酵技術，通過一種菌種改進，提高了其合成蛋白效率，依然屬于傳統生物工程的一環。
如何評判，我相信聰明的你一定看得出來。
[1]魏洪城,郁歡歡,陳曉明,晁偉,鄒方起,陳沛,鄭銀桦,吳秀峰,梁旭方,薛敏.乙醇梭菌蛋白替代豆粕對草魚生長性能、血漿生化名額及肝胰髒和腸道組織病理的影響[J].動物營養學報,2018,30(10):4190-4201.
[2]ABＲINI J，NAVEAU H，NYNS E J，et al，Clostridium autoethanogenum，sp． nov．，an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide［J］． Archives of Microbiology，1994，161( 4) : 345－351．
[3]Bruno-Barcena, J. M.; Chinn, M. S.; Grunden, A. M. (2013)."Genome Sequence of the Autotrophic Acetogen Clostridium autoethanogenum JA1-1 Strain DSM 10061, a Producer of Ethanol from Carbon Monoxide".Genome Announcements.1(4): e00628-13–e00628-13.