真不是科幻电影，不用经过任何细胞，能实现“二氧化碳制糖”了。
就在最近，中国科学院天津工业生物技术研究所提出一项新技术，首次通过构建体外转化系统，打通了“CO₂→甲醇→蔗糖”这一合成路径。这事儿马上引发全网围观，央视已火速报道。
人类通常获取蔗糖的途径，就是种地——种甘蔗、甜菜，因为只有通过植物的光合作用、依靠叶绿体才能合成葡萄糖。
这个过程有多麻烦不必多说，效率也低，需要适宜的土地气候，还要等作物长好了才能收割提炼。
我国科学家提出的新方法，相当于绕过了植物光合作用，让人类也能从空气中获取原料完成制糖。
而且消耗能量也比植物自然合成路径低，只需2 ATP/蔗糖，自然路径需要37 ATP/蔗糖。
转化效率达到86%，产率为5.7 gL-1。
这对于人类解决当前两大难题——全球变暖、粮食危机——都有很好的启发意义。
围观网友进一步脑洞大开：
人类迈向深空的吃饭问题有解了。
蔗糖、淀粉都能高效合成本项研究核心构建了一个体外生物转化平台（ivBT），能够将C1-C3低碳小分子（甲醇、甲醛和二羟基丙酮）转化为高阶碳水化合物（碳数 Cn ≥ 12），包括蔗糖、淀粉和纤维低聚糖（COS）。
核心转化过程可以分为2步。
第一步是前提步骤，将CO₂转化为C1原料，这部论文直接引用了现有技术。
此前中科院大连化学物理研究所已经提出通过电化学还原的方式将CO₂固定合成甲醇，这个过程也被誉为制造“液态阳光”。
第二步则是将C1小分子通过viBT系统转化为蔗糖。
研究团队设计了一个低ATP消耗、热力学有利的合成模块，并对两个关键酶（蔗糖合酶与果糖-6-磷酸酶）进行了工程改造，使其催化效率提高了3–71倍。
具体如下：
首先通过使用酒精氧化酶、过氧化氢酶将甲醇氧化为甲醛，用formolase（FLS-M3）将甲醛聚合成DHA（三碳）。
然后通过酶级联反应，将DHA转化为果糖（六碳）。
最后通过改造的蔗糖合酶，将果糖+UDP-Glucose合成蔗糖（十二碳）。
整体流程中ATP消耗仅为2 ATP/蔗糖（远低于自然植物路径），蔗糖产量为10.8 mmol L⁻¹（~3.7 g/L），比传统途径节能约85%。
在此基础上，研究团队还进一步使用amylosucrase（AkAS）催化蔗糖聚合生成无引物（primer-free）淀粉。
AkAS将蔗糖转化为直链淀粉，进一步加入分支酶GBE生成支链淀粉。全过程不依赖天然淀粉引物，热力学更加有利、反应容易发生（ΔG° = –40.2 kJ/mol）。
最终，从甲醇出发，淀粉产量可达4.3 g/L，效率高于现有方法。
同理，从C1也能直接合成纤维低聚糖。这是传统上需要从植物纤维降解的糖，现在可以直接合成了。
把农田种植变成车间制造本项研究由中国科学院天津工业生物技术研究所带来，马延和领衔。
他们团队长期以来做的事，就是把农田种植的玉米、大豆，能够在“车间”里合成出来，农业工业化一条龙。
如果如果这条路线能够成功，我们可能主粮、主要作物不用种。
原料是二氧化碳，产品可以是蔗糖、淀粉、蛋白质等。
要知道这些物质的真正制造者是绿色植物，也只有绿色植物的光合作用可以产生。
该团队做的事是要让人类能够模拟植物系统几亿年进化而来的系统。
去年，该团队的“空气变馒头”成果登上Science，首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成（也是和大连化物所合作）。
马延和表示，这一系列研究能带来的直接改变包括节约土地耕地、淡水，减轻农业压力，还提供了一个非常可靠的渠道去消纳二氧化碳。
可能打个不恰当的例子，吃大米饭的人类呼出的二氧化碳，又能变成蔗糖淀粉？真的有点神奇啊。
论文地址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927325004967?via%3Dihub
参考链接：
https://www.tjng.gov.cn/system/2024/04/22/030040320.shtml
真不是科幻电影，不用经过任何细胞，能实现“二氧化碳制糖”了。
就在最近，中国科学院天津工业生物技术研究所提出一项新技术，首次通过构建体外转化系统，打通了“CO₂→甲醇→蔗糖”这一合成路径。这事儿马上引发全网围观，央视已火速报道。
人类通常获取蔗糖的途径，就是种地——种甘蔗、甜菜，因为只有通过植物的光合作用、依靠叶绿体才能合成葡萄糖。
这个过程有多麻烦不必多说，效率也低，需要适宜的土地气候，还要等作物长好了才能收割提炼。
我国科学家提出的新方法，相当于绕过了植物光合作用，让人类也能从空气中获取原料完成制糖。
而且消耗能量也比植物自然合成路径低，只需2 ATP/蔗糖，自然路径需要37 ATP/蔗糖。
转化效率达到86%，产率为5.7 gL-1。
这对于人类解决当前两大难题——全球变暖、粮食危机——都有很好的启发意义。
围观网友进一步脑洞大开：
人类迈向深空的吃饭问题有解了。
蔗糖、淀粉都能高效合成本项研究核心构建了一个体外生物转化平台（ivBT），能够将C1-C3低碳小分子（甲醇、甲醛和二羟基丙酮）转化为高阶碳水化合物（碳数 Cn ≥ 12），包括蔗糖、淀粉和纤维低聚糖（COS）。
核心转化过程可以分为2步。
第一步是前提步骤，将CO₂转化为C1原料，这部论文直接引用了现有技术。
此前中科院大连化学物理研究所已经提出通过电化学还原的方式将CO₂固定合成甲醇，这个过程也被誉为制造“液态阳光”。
第二步则是将C1小分子通过viBT系统转化为蔗糖。
研究团队设计了一个低ATP消耗、热力学有利的合成模块，并对两个关键酶（蔗糖合酶与果糖-6-磷酸酶）进行了工程改造，使其催化效率提高了3–71倍。
具体如下：
首先通过使用酒精氧化酶、过氧化氢酶将甲醇氧化为甲醛，用formolase（FLS-M3）将甲醛聚合成DHA（三碳）。
然后通过酶级联反应，将DHA转化为果糖（六碳）。
最后通过改造的蔗糖合酶，将果糖+UDP-Glucose合成蔗糖（十二碳）。
整体流程中ATP消耗仅为2 ATP/蔗糖（远低于自然植物路径），蔗糖产量为10.8 mmol L⁻¹（~3.7 g/L），比传统途径节能约85%。
在此基础上，研究团队还进一步使用amylosucrase（AkAS）催化蔗糖聚合生成无引物（primer-free）淀粉。
AkAS将蔗糖转化为直链淀粉，进一步加入分支酶GBE生成支链淀粉。全过程不依赖天然淀粉引物，热力学更加有利、反应容易发生（ΔG° = –40.2 kJ/mol）。
最终，从甲醇出发，淀粉产量可达4.3 g/L，效率高于现有方法。
同理，从C1也能直接合成纤维低聚糖。这是传统上需要从植物纤维降解的糖，现在可以直接合成了。
把农田种植变成车间制造本项研究由中国科学院天津工业生物技术研究所带来，马延和领衔。
他们团队长期以来做的事，就是把农田种植的玉米、大豆，能够在“车间”里合成出来，农业工业化一条龙。
如果如果这条路线能够成功，我们可能主粮、主要作物不用种。
原料是二氧化碳，产品可以是蔗糖、淀粉、蛋白质等。
要知道这些物质的真正制造者是绿色植物，也只有绿色植物的光合作用可以产生。
该团队做的事是要让人类能够模拟植物系统几亿年进化而来的系统。
去年，该团队的“空气变馒头”成果登上Science，首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成（也是和大连化物所合作）。
马延和表示，这一系列研究能带来的直接改变包括节约土地耕地、淡水，减轻农业压力，还提供了一个非常可靠的渠道去消纳二氧化碳。
可能打个不恰当的例子，吃大米饭的人类呼出的二氧化碳，又能变成蔗糖淀粉？真的有点神奇啊。
论文地址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927325004967?via%3Dihub
参考链接：
https://www.tjng.gov.cn/system/2024/04/22/030040320.shtml