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天津北方網訊:2021年9月24日對于蔡韜來說,是終生難忘的日子。這一天凌晨,國際學術期刊《科學》發表了我國最新科研成果──國際上首次在實驗室實現了從二氧化碳到淀粉的人工全合成。這項成果被國際學術界認為是影響世界的重大顛覆性技術。作為該項成果的主要完成人、團隊的核心成員之一,中國科學院天津工業生物技術研究所研究員蔡韜內心百感交集:“六年如一日的默默堅守、執著奮斗,心中的淀粉‘藍’圖終于付諸實踐。”
時針撥回到2015年。當時,研究所決定正式向“二氧化碳到淀粉人工合成”這一國家重大前瞻性、戰略性科技問題發起“進攻”,試著解析二氧化碳合成淀粉的“科學密碼”。面對這個幾乎不可能完成的任務,蔡韜進行了認真思考:“如果這個科學設想能夠實現,把二氧化碳通過工業化的方式高效轉化為糧食的重要組分淀粉,既能助力國家糧食安全,又能促進二氧化碳減排。”蔡韜無比確定,國家的需要就是他要做的事。
接到任務的時候,盡管蔡韜已經有了“打硬仗”的思想準備,但自然界的淀粉合成依賴植物光合作用,涉及約60步代謝反應以及復雜的生理調控。在實驗室靠人工設計的路線達到同樣的效果談何容易。沒有成功案例可參考,一切從零開始。
雖然向科學進軍的道路布滿荊棘,但始終有一批人靜心篤志、甘之如飴。相較于復雜自然淀粉合成過程,蔡韜和團隊提出了化學-生物耦合的淀粉合成新思路,從頭設計了11步反應的淀粉合成新途徑,在實驗室中首次實現了從二氧化碳到淀粉分子的人工從頭全合成。
6年的時間,蔡韜和團隊沒有發過一篇文章,只有33本實驗記錄本,里面記錄著他們2000多個艱辛的日夜。蔡韜坦言:“實驗最艱難的時期,我也曾經動搖和彷徨,但是最終,‘堅持’成就了我們的夢想,在又一個科研‘無人區’留下了我們堅實的腳印。”
2018年7月24日,也是人工合成淀粉的“誕生日”。那天蔡韜正在參加一個會議,手機收到了工作人員發來的照片。照片里有3個試管,其中一個試管里呈現藍灰色,這就是他們想要做的人工合成淀粉?!翱吹健矸鬯{’,我知道,我們堅持的道路是正確的。雖然微弱,卻代表了一種全新的可能。”蔡韜說。
接下來的3年,蔡韜和團隊把淀粉生產強度提高了136倍。這種人工方法生產淀粉的速率和能效超越了玉米等農作物,使工業化車間制造淀粉成為可能。該成果得到國內外專家的高度評價,認為是“典型的0到1原創性突破”。
“我們正在努力提高淀粉人工合成的能量效率,盡快推進淀粉人工合成工程化示范進程?!辈添w表示,在實現了從“0到1”的突破后,這項科學成果還需要盡快實現從“1到10”和“10到100”的轉換,最終成為解決人類發展面臨重大問題的有效手段和工具。(津云新聞編輯孫暢)