自古以来，粮食问题一直与人类命运息息相关。于是，谁能破解粮食安全难题，谁就能掌握人类未来发展的命脉。2021年11月25日，中国科学院微生物研究所研究员韩延明带领的研究团队。

通过长达13年的努力，终于实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成，并因此荣获第十七届自然科学奖特等奖。这一成就的意义之大，堪比人类首次登上月球。它不仅彻底改变了淀粉的生产方式，而且为解决全球饥荒提供了全新选择，其影响力足以撼动文明的命运。

淀粉问题长期困扰人类文明发展

淀粉是植物储存能量的主要形式，也是人类获取碳水化合物的重要来源。玉米、小麦、大米等主要粮食作物中都含有丰富的淀粉，是人类得以大规模定居、形成文明的重要基础。

然而，自古以来淀粉的获得都依赖于农业的发展。气候、土壤、病虫害等条件的限制导致淀粉的产量难以快速提高，严重制约了人类文明的发展。近代以来，全球人口快速增长，淀粉的供需矛盾日益突出。如何提高淀粉的产量，解决粮食安全问题，已成为摆在人类面前的重大难题。

各国科学家做出了不懈努力。早在上世纪20年代，德国科学家哈伯-博什方法就实现了从一氧化碳和甲醇到淀粉的化学合成。但限于当时技术条件，这个方法远未实现工业化，对解决实际问题毫无裨益。

进入21世纪，一些科研团队开始尝试利用基因工程微生物实现淀粉的生物合成。但由于过程复杂、效率低下，至今没有任何团队取得突破。

中国科学家经过13年研发成功实现二氧化碳转淀粉

在种种失败尝试的背景下，中国科学院微生物所韩延明研究组敢为天下先。2008年，在韩延明的领导下，研究组开始着手开展从二氧化碳到淀粉的转化。

为实现这个宏伟目标，研究组集结了微生物学、植物学、合成生物学等多个领域的顶尖科学家。他们对淀粉生物合成进行了全面系统的研究，构建了高效的二氧化碳固定途径和淀粉生物合成途径。

通过微生物发酵与酶促反应技术的有机结合，终于在2021年实现了二氧化碳大规模转化为淀粉。这一成就的意义非凡，堪称生物技术领域的“人类登月”。

不同于其他团队的盲目尝试，韩延明研究组是在充分理解淀粉生物合成机理的基础上进行定向设计的。他们发现，限制淀粉合成效率的瓶颈主要在于RuBisCO酶的低效率。

为此，研究组通过蛋白工程和代谢工程，使工程菌的碳固定效率提高了近6倍。同时，还筛选获得了一株碳转换效率极高的变形菌，作为淀粉生产的微生物工厂。

在新的微生物装置中，二氧化碳先被固定成葡萄糖，再通过多酶联反应被转化为ADP-葡萄糖，最终生成淀粉粒。整个过程实现了从二氧化碳到淀粉的高效转化，其效率是传统农业途径的8.5倍。更为重要的是，这个过程中还实现了温室气体的减排功能，可谓一箭双雕。

“二氧化碳转淀粉”技术的影响将堪称世界科技史上的一次革命。

第一，它彻底颠覆了传统农业对淀粉生产的垄断，实现了淀粉从“农产品”到“工业产品”的历史性跨越。这一技术的工业化将大幅提升淀粉的供给，降低其价格，彻底解决淀粉的供需问题。

第二，这项技术还具有减少温室气体排放的双重效应。一方面直接利用固定二氧化碳;另一方面避免了大量农业活动带来的氮氧化物、甲烷排放。这对实现碳中和具有积极意义。

第三，该技术的应用将带来农业结构的优化升级。粮食作物中淀粉的供给压力得以减轻，可以腾出更多土地用于其他高蛋白、高油脂、高维生素作物的种植，实现农业产出和营养的双丰收。

最后，这项技术还将大力促进材料科学、能源科学等相关产业的发展。淀粉是重要的化工原料，在塑料、造纸、织物、胶粘剂等行业都有大量用途。

利用“二氧化碳转淀粉”技术生产的淀粉，可显著降低上述产业的生产成本。此外，淀粉还可进一步转化为生物乙醇、生物柴油等优质燃料。这为实现可再生能源的规模化应用创造了可能。

无疑，“二氧化碳转淀粉”技术的革命性意义不亚于电灯泡、蒸汽机在历史上所引发的产业变革。它将深刻改变人类的食物结构、工业结构和能源结构，推动文明向可持续发展的方向迈进。韩延明研究组为此做出的卓越贡献，令人敬佩。

此项原创性技术的诞生，彰显了中国科技创新实力的快速增长。在重大基础科研领域，中国科学家已经展现出巨大智慧和无限可能。我们有理由相信，在不远的将来，人类科技进步的主导力量将更多来自中国。

同时，我们也应清醒看到，目前中国科研资源仍然更多倾斜于应用研究。像韩延明研究组这样高水准的基础研究团队还比较稀缺。要进一步提升原创能力，必须大力投入基础研究，并从国家层面制定系统政策予以倾斜支撑。

“二氧化碳转淀粉”技术的成功，既来自科研人员的创新精神，也有赖于国家在基础研究方面的战略投入。希望这成为中国进一步支持基础研究的标杆性案例。只有坚持基础研究和原创创新，中国才能在更多科技前沿引领世界。让我们共同期待创新的曙光照亮人类文明的前行道路!