科研人员是利用计算生物学的思想，从6568个化学反应和生物合成途径中，设计出了一条只需11步反应的从二氧化碳到淀粉的人工路线。 人类能够人工将二氧化碳合成为淀粉也就是粮食吗？对这个问题，中国科学家历时6年多科研攻关，给出了肯定和详细的答案。 继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素（蛋白质）之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的人工化学-生物合成。 北京时间9月24日凌晨，由中国科学院天津工业生物技术研究所（简称中科院天津工业生物所，TIB）主导完成的人工合成淀粉重大科技突破进展成果论文，在著名国际学术期刊《科学》上线发表，从而为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造“打开了一扇窗”。 为创建新功能的生物系统提供新的科学基础，也将为未来从二氧化碳合成淀粉开辟崭新道路，使未来淀粉的工业化生物制造成为可能。 这是我国生物科学领域的第二次巅峰突破，合成的可是淀粉这种复杂有机物，这也是我们粮食的主要成分！ 淀粉是什么东西？可能很多人忘得差不多了，需要复习一下中学化学生物常识。 淀粉就是多糖，是相对简单的有机化合物。 有机化合物是指由碳元素、氢元素组成，但是不包括碳的氧化物、硫化物、碳酸、碳酸盐、氰化物、金属化合物等主要在无机化学中研究的含碳物质。 有机物基于碳链、碳氢链构成复杂的长链，是生命产生的物质基础。化学和生物意义上的“糖”，一般是指单糖（葡萄糖、果糖）及其聚合物。 单糖包括葡萄糖、半乳糖、果糖、山梨糖、甘露糖、木糖、核糖和脱氧核糖等。 葡萄糖和半乳糖是直链的五羟基醛（己醛），果糖和山梨糖是直链的五羟基酮（己酮）。 二糖包括蔗糖（葡+果）、麦芽糖（葡+葡，α糖苷键）、乳糖（葡+半）、纤维二糖（葡+葡，β糖苷键）等等。

自然作物通过自然光合作用生产淀粉，合成与积累涉及60多个个生化反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。 农作物的种植通常需要较长周期，需要使用大量土地、淡水等资源以及肥料、农药等农业生产资料。 粮食危机、气候变化是人类面临的重大挑战，粮食淀粉可持续供给、二氧化碳转化利用是当今世界科技创新的战略方向。 而不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳合成淀粉，是影响世界的重大颠覆性技术。 在所长马延和的带领下，中科院天津工业生物所从2015年开始专注于研究人造淀粉生物合成和CO2的利用，项目负责人是副研究员蔡韬。 面对繁琐的60多步生物合成步骤（植物具体有C3途径和C4途径两条固碳线路），科学家们并不是简单的模仿或者删减，而是重新设计出了一条相对很短的人工路线，一共只需要11步。 首先将二氧化碳和水用无机催化剂还原为甲醇（也就是C1、碳一），这已经是较为成熟的化学合成工艺了。 然后甲醇被转换成为C3（二羟基丙酮），接下来是C3合成C6（葡萄糖）。最后，聚合成为淀粉长链。 这说起来容易的搭积木过程，就是生物合成工艺。