論文連結 Science:DOI：10.1126/science.abh4049
針對植物只能利用空氣中低濃度二氧化碳（0.04%）、低能量密度的太陽能（10 w/m2）、
生長周期長（3-4個月）、天然澱粉合成途徑長（大約60個步驟）、催化效率低（需要關
鍵酶RuBisco）等關鍵問題，科研人員耦合化學催化與生物催化技術，充分發揮化學催化
速度快與生物催化可合成覆雜化合物的優勢，從頭設計和構建了從二氧化碳到澱粉合成只
有11步反應的人工途徑(Artificial Starch Anabolic Pathway, ASAP)，在實驗室中首次
實現了從二氧化碳到澱粉的全合成。
受天然光合作用的啟發，科研人員在太陽能分解水制綠氫的技術上，進一步開發了高效的
化學催化劑，把二氧化碳還原成甲醇等更容易溶於水的一碳化合物（也就是C1），完成了
光能——電能——化學能的轉化，該過程的能量轉化效率超過10%，遠超光合作用的能量
利用效率（2%），也為後續進一步採用生物催化合成澱粉奠定了理論基礎。
科研人員在解決了熱力學不匹配、動力學陷阱等問題後，對各模塊進行不斷地測試、組裝
與調整，最終成功創建了1.0版途徑，實現了人工澱粉的實驗室合成，該途徑包含了來自
動物、植物、微生物等31不同物種的62個生物酶催化劑。在此基礎上，科研人員採用蛋白
質工程改造手段，對1.0版途徑中的三個關鍵限速步驟進行了改造，解決了途徑中的限速
酶活性低、輔因子抑制、ATP競爭等難題，得到2.0版途徑。在2.0版途徑中，生物酶催化
劑的用量減少了近一倍，澱粉的產率提高了13倍。進一步地，與二氧化碳通過化學法還原
生成甲醇的反應偶聯，構建出包括一個化學反應單元和一個多酶反應單元的3.0版本，通
過反應時空分離優化，解決了途徑中的底物競爭、產物抑制、中間產物毒性等問題，建立
了生化級聯反應系統，澱粉的產率又提高了10倍，並可實現直鏈澱粉與支鏈澱粉的可控合
成。可以說，該人工系統將植物澱粉合成的羧化-還原-重排-聚合以及需要組織細胞間轉
運的覆雜過程簡化為還原-轉化-聚合反應過程，目前，根據數據推算，使用人工合成方法
，從太陽能到澱粉的能量效率是玉米的3.5倍，澱粉合成速率是玉米澱粉合成速率的8.5倍
。
按照目前的技術參數推算，在能量供給充足的條件下，立方米大小的生物反應器年產澱
粉量相當於5畝土地玉米種植的澱粉年平均產量，這一成果使澱粉生產的傳統農業種植模
式向工業車間生產模式轉變成為可能。工業車間制造澱粉一旦成功，與農業種植相比，將
有機會節省超過90%的土地和淡水資源，而且可以消除化肥和農藥對環境的負面影響，這
對提高人類糧食安全水平，促進碳中和的生物經濟發展具有十分重大的意義。
論文都上Science了 這些說法應該不會是唬爛的
有沒有化工高手出來說明一下
感覺這影響非常巨大