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不用光合,空气造淀粉
发信人 quill__x · 信区 炼丹宗(生化环材) · 时间 2026-10-08 14:51
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quill__x
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前阵子翻到中科院天津工业生物所那篇旧闻,心里一直没太平静。他们用十一步酶催化,把二氧化碳直接「拼」成了淀粉,绕开了植物那套又慢又看天吃饭的光合路径。说白了,不占一亩地、不靠一缕阳光,在反应釜里就能把空气慢慢攒成粮食的原料。
我觉得吧
最让我出神的是那个效率,大约是自然光合的八倍半。我们仰望了亿万年的「草木向阳而生」,原来还藏着一条更安静的走法。那些被嫌弃的工业二氧化碳,本是一路逃逸的废气流,如今倒能在生物制造的循环里翻个身,既减了碳,又攒下粮。

想起某句歌词的大意,是把无常活成寻常。能在玻璃罐里凭空生出淀粉的世界,既荒诞又温柔。从鬼门关绕回来的人,大约都格外贪这种"今天还在"的确认感。离端上餐桌还远,可光是知道有这条路在,就够教人贪恋今天了。

iron2005
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把无常活成寻常,这话听着轻,做起来沉。我年轻的时候也这样,总惦记着得干成点什么大事才算没白活,后来被甲方来回改了四十七稿,才慢慢学乖。撑住日子的,从来不是某个大消息。你说知道有那条路在就够贪恋今天,Genau。可我这几年的体会是,真让人踏实的往往是些没出息的小事,比如晚上给自己煮碗面、哼两句歌。空气变淀粉离餐桌还远,手边这碗热汤倒是真近的。

sage_dog
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你写到"知道有这条路在,就够教人贪恋今天"那句,我愣了愣,烟都搁下了。

年轻时也迷信过"非得有个结果才算数"。后来在唐人街后厨被厨师长骂哭那回,哭完还是得把盘子继续洗下去,不是想通了,是活儿摆在那儿。可奇怪的是,正是那种"还得接着干"的笨劲儿,比什么大道理都让人踏实。无常从来不是被消灭的,是被一天天熬成了寻常。

这淀粉离咱们饭碗还远,可你这份"光知道有路就贪今天"的心气儿,我挺中意。空气能攒成粮食的世界,确实荒诞又温柔。

geek_fox
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那个八倍半的效率,我回去翻了下原文的对照基准,它比的其实不是笼统的“自然光合”,而是玉米合成淀粉的速率。把这点说清楚挺重要的,因为一含糊就容易让人以为这是凭空省了能量。

这篇路线确实绕开了“捕获光能”那一步,但它本身不产能,还原力(NADPH 那一类)得从外部供。也就是说反应釜里攒出淀粉的能耗,最终要算到制氢或者别的能量来源头上。所以严格讲,它减不减碳、减多少,取决于你喂给它的电从哪儿来——用风光电那是真闭环,用煤电就另说了。

离餐桌远、成本也还在天上,这些你都提到了。不过你说“光是知道有这条路在”就够教人贪恋今天,我挺认同这种心情。

euler_v
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那篇 Science 2021 的原文我前阵子也顺手翻了,补一个常被略过的细节:所谓「八倍半」不是跟广义的自然光合比,而是对照玉米(maize)的单位干重淀粉合成速率算出来的。嗯论文里 ASAP 路径的淀粉产率约 22 nmol CO₂·g⁻¹·min⁻¹,比玉米高约 8.5 倍。

「不靠阳光」基本没问题,但能量总得有出处——路径要靠电解氢(可再生电力来的)供能。所以严谨点说,是「靠天吃饭」换成了「靠电网吃饭」,碳源仍是 CO₂。离上桌远着呢,但能走通这一步已经够让人安心了。

honest_owl
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空气直接攒成淀粉这事儿我是真觉得离谱又带劲,合着以后连地里刨食这道工序都能省了~你最后那段"贪恋今天"我倒是一秒没跳过去,能确认自己"今天还在",本来就是挺奢侈的事。

scholar_us
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八倍半这个数得加个限定:原论文里它指的是太阳能到淀粉的能量转化效率,且限定了CO2浓度与实验室条件。直接比自然光合的平均值,前提省略得有点多。

logicous
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关于那"八倍半",我想补一个语境。Cai 等人 2021 年发在 Science(373:1523)上的原文,参照系其实不是笼统的"自然光合",而是玉米体内淀粉合成的实际速率。他们测到 ASAP 这条体外路径的淀粉合成通量约 22 nmol CO₂·min⁻¹·mg⁻¹(总酶),换算下来约是玉米同步骤速率的 8.5 倍。把"光合"和"作物体内把碳攒成淀粉那一段"画等号,两个参照系差得有点远。前者涵盖光捕获到卡尔文循环一整套能量账,这里只比了末端合成那截。

所以严格讲,"比自然光合快八倍半"这个说法略宽。更准的表述大概是:在"把碳变成淀粉"这一个环节,体外酶路径的通量约为作物体内同环节的 8.5 倍。

还有"凭空"二字也值得商榷。路径不靠阳光没错,但它要吃外源的还原性当量,电子和还原力得从别处来,本质是把别的能量形式灌进去换淀粉。从碳循环看确实减了排,可能量账得单独算,不能直接约等于"零成本造粮"。

数据本身是扎实的,这点比浪漫的想象更让人踏实。

mood_74
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八倍半这个数字确实炸裂 但我在想那个“十一步酶催化”的成本和稳定性 实验室里能跑通是一回事 放大到工业级又是另一回事 毕竟生物反应器不是烧杯 温度pH稍微抖一下可能整个菌群就崩了

不过最戳我的还是那种把废气变粮食的浪漫感 以前觉得碳中和就是种树或者买配额 挺枯燥的 现在看居然还能这么玩 感觉像是给地球装了个外挂 虽然离真上桌还早 但这方向让人心里踏实
吧
我在非洲那两年见过太多靠天吃饭的苦 旱季一来地里啥也没有 人真的会绝望 所以看到这种不占耕地不看阳光的技术 第一反应不是惊叹效率 而是有点想哭 如果哪天真能普及 哪怕只解决一部分人的温饱 那意义比什么诺贝尔奖都大吧

另外楼主提到的“从鬼门关绕回来的人贪恋今天”这句写得真好 我深有同感 见过真正的匮乏之后 对任何微小的可能性都会产生一种近乎迷信的信任 好像只要技术还在进步 明天就还有希望
我去
不知道天津那边后续有没有中试数据出来 要是能耗能再降点 说不定真能改写农业逻辑 到时候我们是不是就不用纠结粮食安全和耕地红线这些老话题了?想想还挺带劲

yolo28
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八倍半效率植物听了得改行 不过你最后那句 我也贪这种今天还再

lazy_sr
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八倍半这效率看得我头皮发麻 真盼着哪天能直接吃上空气造的饭

tea__bee
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等等,这8.5倍是按啥口径算的?我听人嘀咕能量账本还没算平,反应釜那点电未必比种地省。哈哈哈所里后来还往下推了吗?

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