号称“虎狼之师”的秦军，为何在打仗的时候，非要斩获敌人的首级呢？
按照商鞅变法的规定，秦国的士兵在战场上只要斩获一颗首级就可以晋升一级爵位。这一举措，彻底打破了贵族对爵位和官员体系的垄断，为秦国的士兵开辟了一条看似光辉的仕途之路。当时的秦国共设立20级的爵位，那么是不是斩获20颗首级就能获得最高爵位“彻侯”呢？这里需要指出的是，商鞅设置的“套路”，远比你想象中的还要多。
商鞅前后共进行了两次变法，第一次是在公元前356年，当时秦孝公任命商鞅为左庶长，其上任之后，展开了第一次变法。第二次是在公元前349年，在第一次变法已经取得明显的初步成效后，再次展开了内容更为详尽的变法行动。而关于奖励军功的制度，则是第一次变法的核心内容之一。
在商鞅变法之前，秦国的爵位都是世袭的，也就是说，父亲是什么爵位，将来儿子还是什么爵位，这就造成许多世家子弟，不需要做什么，就可以靠着血统获得常人得不到的高官厚禄。而那些平民即便是再奋勇杀敌，表现再优异，到死也只能是平民，根本没有任何逾越的可能。
商鞅通过变法，破除了西周以来，凭血缘继承爵位的体制，他想打造的，就是一个功绩制社会，一切都靠功绩来说话，不管你的出身是什么，只要奋勇杀敌，就都有成为贵族的可能。而其中，斩获一颗首级，就能晋升一级爵位，是整个奖励制度中最大的亮点。（“商君之法曰：斩一首者爵一级，欲为官者为五十石之官；官爵之迁与斩首之功相称也。”）这样一来，所有人都处在一个起跑线上，想要往上一步，那就去看战场上的表现。
在商鞅的规定中，爵位一共分为20等，从最低的“公士”开始，逐一上升，那么，获得这些爵位，有什么好处呢？
首先，相应的爵位，都有相应的土地赏赐
以最低的“公士”为例，其能获得的，是田一顷（等同于1714平方米），另外再加宅基地一处，这一处宅基地可不小，足足有九亩之多。再往上一级，就是“上造”，田地就变成了1.5顷，而宅基地同样也会相应地增加。以此类推，爵位越高获得的田地和宅基地的面积就越大。
其次，拥有爵位的人，可以申请一名“庶子”
这个“庶子”不是儿子，而是类似于仆人一样的身份，说白了，就是朝廷允许获得爵位的人，拥有一名仆人，并且，还是不用发工资那种。
这个“庶子”都需要干什么呢？分两种情况，一种是在没有战事的时候，这名“庶子”需要每个月有六天的时间，来伺候自己的主人。但如果有战事的时候，那么这名“庶子”，就需要跟着主人行军打仗，不仅要鞍前马后，还要护卫主人周全。也就是说，这名“庶子”，不管是尊严地位，还是人身安全，都是没有保障的，一切都要以主人为中心。“庶子”的拥有数量，与爵位高低直接挂钩，低等的“公士”可以拥有一个，同样也是以此类推，越往上越多。可别小看这名“庶子”的作用，关键时刻，他就相当于主人的第二条命。
另外，有爵位的人，还能获得不同的食邑以及其他福利根据部分史料记载，秦国的20级爵位，配置的有不同户数的食邑，这就相当于，有几十到上百，甚至上千户平民，用他们所缴纳的税，来供养这个相应爵位的人。比如，第九级的“五大夫”这个爵位，其所能拥有的食邑，就达300户。换而言之，就是300户平民，供养他一个人。而到了能拥有600户食邑的时候，就可以组建属于个人的团队了，也就是我们常见的门客。
这个待遇，比赏赐土地更具诱惑，试想一下，到了某个级别的爵位，除了拥有大量的土地之外，出门还有一大帮人前呼后拥，帮助你打理产业，出谋划策，这该是多么风光的一件事。
不仅如此，升级到不同的爵位，朝廷连身后事都给你安排得明明白白。秦国规定，从“公士”爵位开始，每一级可以在死后，坟墓前栽种一棵树，往后级别越高，就能种的树越多。这个福利，在“事死如事生”的古代，也是一种很高的荣耀，并且，当时秦国规定，墓葬必须按照要求来，不得僭越，这样一来，谁的爵位高，死后坟墓上的规模就越大。
上述只是秦国军爵奖励制度中的一部分，还有不少其他的各种福利。总之，只要能在战场上奋勇杀敌，就有可能晋升爵位。在这么多实实在在的赏赐之下，秦国的士兵才会在战场异常英勇，成为无坚不摧的“虎狼之师”。
同样，问题就来了，既然爵位赏赐如此之丰厚，那么参与其中的人自然不少，按照斩获一颗首级的规定，是不是斩获20颗，就能直接满级呢？
商鞅在设计奖励军功制度的时候，已经同时设置了要求和标准，其目的就是为了防止爵位泛滥，以及部分投机取巧的人通过滥杀，来冒领军功。
要求一，斩获的首级有具体要求
在《商君书》中，提到商鞅的军爵记功标准，是要求斩“甲首”，何为甲首？简单点来说，就是小头目、小军官。（“能得甲首一者，赏爵一级，益田一顷，益宅九亩”）也就是说，不是说上战场后，随便拉一个人将脑袋砍下来就算军功的，至少得是对方的一个低级军官才行。
这就无形中增加了完成此项任务的难度，毕竟能在当时混上低级军官的，大多都是一些有真本事的人，最起码也是那种孔武有力的。要在乱军中，成功击杀这么一个人，还是有些难度的。
这样设置的另一个好处就是，防止有人滥杀。如果没有身份限制，那么一些投机取巧的人，可能就会杀一些平民来充。所以，拿不到“甲首”，就没有办法晋升。想晋升，那就只能寻找机会干掉对方的低级军官。
要求二，一甲首升一级不错，但只针对首功
什么意思呢？其实很简单，就是说，从普通士兵升级到最低等的“公士”爵位，只需要斩获一颗“甲首”即可。但若是从“公士”再往上升，那就可不是斩获一颗“甲首”这么简单了。
所以说，秦国的士兵，崇尚“首功”，因为这个相对而言，还是比较容易获得的，再往上的爵位，不仅需要强大的实力，还需要运气，稍有不慎，就会战死沙场。
要求三，强调团队作战，不提倡个人英雄主义
按照秦国的军制，会将数量不等的士兵编成各种作战单位。大大小小的作战单位，都有一个长官，如每五人就设置屯长一名，每百人则设置将一名。这样的编制，便于进行管理，号令也能做到快速的上传下达。同时，也能有效地考核军功。
假如进行一场战斗，身为长官的屯长或者将，没有斩获敌人首级的话，那么他们就会因此被斩首。而且，该作战单位之下的士兵，也不能进行爵位晋升。除非这个作战单位，从上至下，尤其是军官也完成了斩首任务，那么才能让所有兵士跟着晋级。这就相当于，你自己完成还不行，还需要帮助别人完成，这样大家伙才能都加爵一级。
通过以上种种条件，就会知道，在秦国想晋级升爵，可不是一件简单的事情，它不仅需要有真材实料，还需要付出极大的勇气，以及一定的运气，才会达到目标。因此，秦国的爵位含金量，才会这么高，赏赐才会这么丰厚，实在是获取它太不容易了。
#历史那些事#
按照商鞅变法的规定，秦国的士兵在战场上只要斩获一颗首级就可以晋升一级爵位。这一举措，彻底打破了贵族对爵位和官员体系的垄断，为秦国的士兵开辟了一条看似光辉的仕途之路。当时的秦国共设立20级的爵位，那么是不是斩获20颗首级就能获得最高爵位“彻侯”呢？这里需要指出的是，商鞅设置的“套路”，远比你想象中的还要多。
商鞅前后共进行了两次变法，第一次是在公元前356年，当时秦孝公任命商鞅为左庶长，其上任之后，展开了第一次变法。第二次是在公元前349年，在第一次变法已经取得明显的初步成效后，再次展开了内容更为详尽的变法行动。而关于奖励军功的制度，则是第一次变法的核心内容之一。
在商鞅变法之前，秦国的爵位都是世袭的，也就是说，父亲是什么爵位，将来儿子还是什么爵位，这就造成许多世家子弟，不需要做什么，就可以靠着血统获得常人得不到的高官厚禄。而那些平民即便是再奋勇杀敌，表现再优异，到死也只能是平民，根本没有任何逾越的可能。
商鞅通过变法，破除了西周以来，凭血缘继承爵位的体制，他想打造的，就是一个功绩制社会，一切都靠功绩来说话，不管你的出身是什么，只要奋勇杀敌，就都有成为贵族的可能。而其中，斩获一颗首级，就能晋升一级爵位，是整个奖励制度中最大的亮点。（“商君之法曰：斩一首者爵一级，欲为官者为五十石之官；官爵之迁与斩首之功相称也。”）这样一来，所有人都处在一个起跑线上，想要往上一步，那就去看战场上的表现。
在商鞅的规定中，爵位一共分为20等，从最低的“公士”开始，逐一上升，那么，获得这些爵位，有什么好处呢？
首先，相应的爵位，都有相应的土地赏赐
以最低的“公士”为例，其能获得的，是田一顷（等同于1714平方米），另外再加宅基地一处，这一处宅基地可不小，足足有九亩之多。再往上一级，就是“上造”，田地就变成了1.5顷，而宅基地同样也会相应地增加。以此类推，爵位越高获得的田地和宅基地的面积就越大。
其次，拥有爵位的人，可以申请一名“庶子”
这个“庶子”不是儿子，而是类似于仆人一样的身份，说白了，就是朝廷允许获得爵位的人，拥有一名仆人，并且，还是不用发工资那种。
这个“庶子”都需要干什么呢？分两种情况，一种是在没有战事的时候，这名“庶子”需要每个月有六天的时间，来伺候自己的主人。但如果有战事的时候，那么这名“庶子”，就需要跟着主人行军打仗，不仅要鞍前马后，还要护卫主人周全。也就是说，这名“庶子”，不管是尊严地位，还是人身安全，都是没有保障的，一切都要以主人为中心。“庶子”的拥有数量，与爵位高低直接挂钩，低等的“公士”可以拥有一个，同样也是以此类推，越往上越多。可别小看这名“庶子”的作用，关键时刻，他就相当于主人的第二条命。
另外，有爵位的人，还能获得不同的食邑以及其他福利根据部分史料记载，秦国的20级爵位，配置的有不同户数的食邑，这就相当于，有几十到上百，甚至上千户平民，用他们所缴纳的税，来供养这个相应爵位的人。比如，第九级的“五大夫”这个爵位，其所能拥有的食邑，就达300户。换而言之，就是300户平民，供养他一个人。而到了能拥有600户食邑的时候，就可以组建属于个人的团队了，也就是我们常见的门客。
这个待遇，比赏赐土地更具诱惑，试想一下，到了某个级别的爵位，除了拥有大量的土地之外，出门还有一大帮人前呼后拥，帮助你打理产业，出谋划策，这该是多么风光的一件事。
不仅如此，升级到不同的爵位，朝廷连身后事都给你安排得明明白白。秦国规定，从“公士”爵位开始，每一级可以在死后，坟墓前栽种一棵树，往后级别越高，就能种的树越多。这个福利，在“事死如事生”的古代，也是一种很高的荣耀，并且，当时秦国规定，墓葬必须按照要求来，不得僭越，这样一来，谁的爵位高，死后坟墓上的规模就越大。
上述只是秦国军爵奖励制度中的一部分，还有不少其他的各种福利。总之，只要能在战场上奋勇杀敌，就有可能晋升爵位。在这么多实实在在的赏赐之下，秦国的士兵才会在战场异常英勇，成为无坚不摧的“虎狼之师”。
同样，问题就来了，既然爵位赏赐如此之丰厚，那么参与其中的人自然不少，按照斩获一颗首级的规定，是不是斩获20颗，就能直接满级呢？
商鞅在设计奖励军功制度的时候，已经同时设置了要求和标准，其目的就是为了防止爵位泛滥，以及部分投机取巧的人通过滥杀，来冒领军功。
要求一，斩获的首级有具体要求
在《商君书》中，提到商鞅的军爵记功标准，是要求斩“甲首”，何为甲首？简单点来说，就是小头目、小军官。（“能得甲首一者，赏爵一级，益田一顷，益宅九亩”）也就是说，不是说上战场后，随便拉一个人将脑袋砍下来就算军功的，至少得是对方的一个低级军官才行。
这就无形中增加了完成此项任务的难度，毕竟能在当时混上低级军官的，大多都是一些有真本事的人，最起码也是那种孔武有力的。要在乱军中，成功击杀这么一个人，还是有些难度的。
这样设置的另一个好处就是，防止有人滥杀。如果没有身份限制，那么一些投机取巧的人，可能就会杀一些平民来充。所以，拿不到“甲首”，就没有办法晋升。想晋升，那就只能寻找机会干掉对方的低级军官。
要求二，一甲首升一级不错，但只针对首功
什么意思呢？其实很简单，就是说，从普通士兵升级到最低等的“公士”爵位，只需要斩获一颗“甲首”即可。但若是从“公士”再往上升，那就可不是斩获一颗“甲首”这么简单了。
所以说，秦国的士兵，崇尚“首功”，因为这个相对而言，还是比较容易获得的，再往上的爵位，不仅需要强大的实力，还需要运气，稍有不慎，就会战死沙场。
要求三，强调团队作战，不提倡个人英雄主义
按照秦国的军制，会将数量不等的士兵编成各种作战单位。大大小小的作战单位，都有一个长官，如每五人就设置屯长一名，每百人则设置将一名。这样的编制，便于进行管理，号令也能做到快速的上传下达。同时，也能有效地考核军功。
假如进行一场战斗，身为长官的屯长或者将，没有斩获敌人首级的话，那么他们就会因此被斩首。而且，该作战单位之下的士兵，也不能进行爵位晋升。除非这个作战单位，从上至下，尤其是军官也完成了斩首任务，那么才能让所有兵士跟着晋级。这就相当于，你自己完成还不行，还需要帮助别人完成，这样大家伙才能都加爵一级。
通过以上种种条件，就会知道，在秦国想晋级升爵，可不是一件简单的事情，它不仅需要有真材实料，还需要付出极大的勇气，以及一定的运气，才会达到目标。因此，秦国的爵位含金量，才会这么高，赏赐才会这么丰厚，实在是获取它太不容易了。
#历史那些事#
【人工合成淀粉：迷宫寻途2000天】2015年初，还在国外访问交流的蔡韬接到了马延和的电话：“未来所里计划做人工合成淀粉的项目，凭空制造。”
“凭空制造？这可能吗？”他有点惊讶。
6年后，他们把不可能变成了现实。中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称中科院天津工业生物所）通过复杂代谢途径的从头设计与精准调控，在国际上首次实现电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉。9月24日，这一研究成果于《科学》在线发表。
图：实验人员在做淀粉遇碘显色试验。 倪思洁摄
△ 从0到1 从无到有
淀粉作为一类重要的高分子碳水化合物，为人类生存提供了所需的热量。1万多年来，农业种植都是生产淀粉的唯一途径。
可植物光合作用的能量效率低、生长周期长，为了应对粮食安全问题，科学家探索出了杂交育种、模块育种、分子育种等办法，还建立了人工光合系统。
“但这些都没有脱离植物本身的固碳模式。就像是跑得再快，本质上还要依靠双脚。能不能跳出这个模式，造一辆汽车呢？”中科院天津工业生物所所长、人工合成淀粉项目首席科学家马延和说。
与此同时，我国的二氧化碳减排压力巨大，而以二氧化碳为原料合成所需物质是摆在所有科学家面前的一道难题。
“利用二氧化碳合成淀粉”，一听说这个项目，即便是领域内的知名专家也纷纷摇头，“植物的光合作用已存在十几亿年，至今还未完全弄清楚系统机制，你们能从头合成”？
大家的质疑不无道理，这是从没有人做过的事，翻遍所有文献库，也找不到任何关于合成路径、研究方法的线索。
2018年7月24日下午，中科院天津工业生物所副研究员、人工合成淀粉项目经理蔡韬在实验室楼上的会议室里，准备参加中科院重点项目阶段评审会。自立项以来，他和同事已试验了两年多，尝试了无数次，但都以失败告终，眼看着为期3年的项目就要完结，他们的压力积攒到了最大值。
3点多钟，蔡韬接到了实验室技术员乔婧发来的一张照片。照片中并排的3个试剂管，中间的碘溶液呈淡淡的蓝紫色，与左右两边的无色和深蓝色状态对比明显。
“两边的是对照组，中间的是最新一次的试验结果，与碘溶液反应变蓝。”乔婧说。
蔡韬立即打电话确认，得到肯定的回复后，仍不放心，一路小跑至实验室，直到亲眼见到试剂管，他才抑制不住地喊道，“太好了！太好了！我汇报时终于可以说‘制造路径全线打通’。”
技术员孙红兵记得，那天大家都很开心，蔡老师一改往日的严肃，脸上挂满了笑容。
“相当于长征路上的遵义会议。”“那真是我见过最美的颜色。”蔡韬对《中国科学报》记者说。
至此，人工合成淀粉正式迈出了“从0到1”的一步，人类对于生命科学的认知边界又拓宽了一点。
△ 迷宫寻途 从有到优
成功的喜悦抹平了此前所有的遗憾，以至于他们在讲述研究历程时，会下意识地将前期困难一笔带过。
可最初接到这一项目时，就连他们自己都不相信能做出来。自然反应中，淀粉合成与积累涉及约60步代谢反应和细胞器间运输，在工业生产中，必须将其简化，又必须保证所有反应的充分和精准。
因此，如何将农业中复杂的合成途径简化为工业生产所需的简单合成途径，是人工合成淀粉面临的最大挑战。
经过计算机算法挖掘和筛选，研究人员在起点二氧化碳和终点淀粉之间，最终锁定了30条可能的路径，每一条包含9~12步重要反应。
每一条可能的路径都是一座“迷宫”。他们就处在每座首尾相连、层层嵌套的迷宫入口。每一座迷宫中又有数个“关卡”，也就是生化反应，想要过关，必须寻找到相应的“钥匙”，即能催化反应的特定的酶。
等到好不容易通关时，往往还是见不到淀粉。毕竟可能的路径有30条，只有走对了唯一的一条，才算成功。
“这些被看作‘钥匙’的酶可能存在于自然界中，也可能并不存在，需要重新设计。最难的是，不同于‘一把钥匙开一把锁’，同一个酶能催化多个反应，但又会带来‘副作用’。”蔡韬说。
6年中，有近一半的时间，他们都卡在这些不同的路径里，有时找不到高效催化反应的酶；有时酶会优先和前面的底物反应，而后面的底物无酶可用；有时只能走通某一部分。
为了通过迷宫中的层层关卡，蔡韬等人与十几个课题组合作。“一个团队力量有限，希望能找到细分领域里最专业的人来合作。”他说。
那时的孙红兵、乔婧都变得异常敏感，她们怀疑自己做的每一个步骤。“可能是溶液加错、剂量没看准，是自己犯了低级错误”。可每一次重复后，她们不得不面对的事实是，操作没有错误，这条路行不通。
“与课题组同时进行多个课题不同，我们是项目制管理，6年中只有这一个项目，所以无论遇到什么都不会放弃。”蔡韬说，“最坏的结果就是失败，科研中的失败再正常不过，大不了从头再来。”
一次，蔡韬外出交流，会上有位科学家提出“利用二氧化碳电/氢还原合成甲醇”。“听到这个思路的一瞬间，我打了个激灵，脑子像通了电一样。我们是不是能以此为鉴，先将二氧化碳转化成甲醇，再将甲醇合成淀粉？”他说。
后来，便有了那张碘溶液呈淡蓝色的照片。
9月15日，《中国科学报》记者在中科院天津工业生物所看到，蔡韬手持一个15毫升的离心管，里面装有大半管的白色粉末，他介绍，“这是利用二氧化碳合成的第一管淀粉，与植物提取淀粉一模一样。”
如果说2018年他们完成了“从无到有”，那么从2018年至今，他们实现了“从有到优”。
△ 走出迷宫 探寻未知
在人工合成淀粉的试验中，蔡韬要找“最简单的路径”，在生活中，他也是如此。从家里到研究所，通常他会选择转弯最少、红绿灯最少的那一条路，慢慢地走。“这条路最直，行人也少，便于专心思考问题。”他说。
在孙红兵看来，蔡老师太想做成了，他满脑子都是项目，只要讨论试验，他的双眼便会立刻亮起来，声调也变得丰富。
“最让我感动的是，为了让我们专心试验，他会铺好所有的路，大到试验设计、与其他合作者沟通试验技术，小到买三角瓶、试剂管，6年来的每一天，他一刻都不愿耽搁。”孙红兵告诉《中国科学报》。
也正是如此，他们才能在相对短的时间内，完成对关键酶的定向改造，耦合从二氧化碳到甲醇的化学过程与从甲醇到淀粉的生物过程中反应条件的兼容，最终将合成效率提高130倍。与植物自然生成相比，其碳转化率提高了20~40倍。
实验室的小会议室，见证着他们的每一次讨论与争执，也见证着71页论文文稿的55次修改。
“蔡老师对文稿熟悉到什么程度呢？前几天我们需要查两个单词，单词所在的页数和位置，他脱口而出。”孙红兵说。
有一次，蔡韬改累了躺在床上休息，收到中科院天津工业生物所研究员江会锋发来的一个链接，标题中，他隐约瞥见了二氧化碳、淀粉的字眼，当即从床上弹起来，困意全无，心怦怦地跳，“不会有人已经做出来了吧”，他紧盯着手机加载条，直到看完摘要才长舒一口气，“原来是不同的研究，虚惊一场”。
科学研究令人着迷和残酷之处均在于此，当研究者身陷迷宫，在各个关卡奋力拼搏时，往往不知道领域内有多少位“竞争者”，更无从得知彼此的进度。他们只能逼迫自己快一点，再快一点，因为开拓者的桂冠只属于最先到达的人。
2021年8月，《科学》审稿通过，且不需补做任何试验。审稿专家认为，该工作“是一项里程碑式突破，将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。
时隔6年，蔡韬等终于走出了迷宫的弯弯绕绕，来到了更广阔的天地，他是世界上第一个走到这里的人。他很自豪，更重要的是，他想继续往前走，去追求更大、更多的未知。https://t.cn/A6Mfhbc7
“凭空制造？这可能吗？”他有点惊讶。
6年后，他们把不可能变成了现实。中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称中科院天津工业生物所）通过复杂代谢途径的从头设计与精准调控，在国际上首次实现电/氢能驱动二氧化碳从头合成淀粉。9月24日，这一研究成果于《科学》在线发表。
图：实验人员在做淀粉遇碘显色试验。 倪思洁摄
△ 从0到1 从无到有
淀粉作为一类重要的高分子碳水化合物，为人类生存提供了所需的热量。1万多年来，农业种植都是生产淀粉的唯一途径。
可植物光合作用的能量效率低、生长周期长，为了应对粮食安全问题，科学家探索出了杂交育种、模块育种、分子育种等办法，还建立了人工光合系统。
“但这些都没有脱离植物本身的固碳模式。就像是跑得再快，本质上还要依靠双脚。能不能跳出这个模式，造一辆汽车呢？”中科院天津工业生物所所长、人工合成淀粉项目首席科学家马延和说。
与此同时，我国的二氧化碳减排压力巨大，而以二氧化碳为原料合成所需物质是摆在所有科学家面前的一道难题。
“利用二氧化碳合成淀粉”，一听说这个项目，即便是领域内的知名专家也纷纷摇头，“植物的光合作用已存在十几亿年，至今还未完全弄清楚系统机制，你们能从头合成”？
大家的质疑不无道理，这是从没有人做过的事，翻遍所有文献库，也找不到任何关于合成路径、研究方法的线索。
2018年7月24日下午，中科院天津工业生物所副研究员、人工合成淀粉项目经理蔡韬在实验室楼上的会议室里，准备参加中科院重点项目阶段评审会。自立项以来，他和同事已试验了两年多，尝试了无数次，但都以失败告终，眼看着为期3年的项目就要完结，他们的压力积攒到了最大值。
3点多钟，蔡韬接到了实验室技术员乔婧发来的一张照片。照片中并排的3个试剂管，中间的碘溶液呈淡淡的蓝紫色，与左右两边的无色和深蓝色状态对比明显。
“两边的是对照组，中间的是最新一次的试验结果，与碘溶液反应变蓝。”乔婧说。
蔡韬立即打电话确认，得到肯定的回复后，仍不放心，一路小跑至实验室，直到亲眼见到试剂管，他才抑制不住地喊道，“太好了！太好了！我汇报时终于可以说‘制造路径全线打通’。”
技术员孙红兵记得，那天大家都很开心，蔡老师一改往日的严肃，脸上挂满了笑容。
“相当于长征路上的遵义会议。”“那真是我见过最美的颜色。”蔡韬对《中国科学报》记者说。
至此，人工合成淀粉正式迈出了“从0到1”的一步，人类对于生命科学的认知边界又拓宽了一点。
△ 迷宫寻途 从有到优
成功的喜悦抹平了此前所有的遗憾，以至于他们在讲述研究历程时，会下意识地将前期困难一笔带过。
可最初接到这一项目时，就连他们自己都不相信能做出来。自然反应中，淀粉合成与积累涉及约60步代谢反应和细胞器间运输，在工业生产中，必须将其简化，又必须保证所有反应的充分和精准。
因此，如何将农业中复杂的合成途径简化为工业生产所需的简单合成途径，是人工合成淀粉面临的最大挑战。
经过计算机算法挖掘和筛选，研究人员在起点二氧化碳和终点淀粉之间，最终锁定了30条可能的路径，每一条包含9~12步重要反应。
每一条可能的路径都是一座“迷宫”。他们就处在每座首尾相连、层层嵌套的迷宫入口。每一座迷宫中又有数个“关卡”，也就是生化反应，想要过关，必须寻找到相应的“钥匙”，即能催化反应的特定的酶。
等到好不容易通关时，往往还是见不到淀粉。毕竟可能的路径有30条，只有走对了唯一的一条，才算成功。
“这些被看作‘钥匙’的酶可能存在于自然界中，也可能并不存在，需要重新设计。最难的是，不同于‘一把钥匙开一把锁’，同一个酶能催化多个反应，但又会带来‘副作用’。”蔡韬说。
6年中，有近一半的时间，他们都卡在这些不同的路径里，有时找不到高效催化反应的酶；有时酶会优先和前面的底物反应，而后面的底物无酶可用；有时只能走通某一部分。
为了通过迷宫中的层层关卡，蔡韬等人与十几个课题组合作。“一个团队力量有限，希望能找到细分领域里最专业的人来合作。”他说。
那时的孙红兵、乔婧都变得异常敏感，她们怀疑自己做的每一个步骤。“可能是溶液加错、剂量没看准，是自己犯了低级错误”。可每一次重复后，她们不得不面对的事实是，操作没有错误，这条路行不通。
“与课题组同时进行多个课题不同，我们是项目制管理，6年中只有这一个项目，所以无论遇到什么都不会放弃。”蔡韬说，“最坏的结果就是失败，科研中的失败再正常不过，大不了从头再来。”
一次，蔡韬外出交流，会上有位科学家提出“利用二氧化碳电/氢还原合成甲醇”。“听到这个思路的一瞬间，我打了个激灵，脑子像通了电一样。我们是不是能以此为鉴，先将二氧化碳转化成甲醇，再将甲醇合成淀粉？”他说。
后来，便有了那张碘溶液呈淡蓝色的照片。
9月15日，《中国科学报》记者在中科院天津工业生物所看到，蔡韬手持一个15毫升的离心管，里面装有大半管的白色粉末，他介绍，“这是利用二氧化碳合成的第一管淀粉，与植物提取淀粉一模一样。”
如果说2018年他们完成了“从无到有”，那么从2018年至今，他们实现了“从有到优”。
△ 走出迷宫 探寻未知
在人工合成淀粉的试验中，蔡韬要找“最简单的路径”，在生活中，他也是如此。从家里到研究所，通常他会选择转弯最少、红绿灯最少的那一条路，慢慢地走。“这条路最直，行人也少，便于专心思考问题。”他说。
在孙红兵看来，蔡老师太想做成了，他满脑子都是项目，只要讨论试验，他的双眼便会立刻亮起来，声调也变得丰富。
“最让我感动的是，为了让我们专心试验，他会铺好所有的路，大到试验设计、与其他合作者沟通试验技术，小到买三角瓶、试剂管，6年来的每一天，他一刻都不愿耽搁。”孙红兵告诉《中国科学报》。
也正是如此，他们才能在相对短的时间内，完成对关键酶的定向改造，耦合从二氧化碳到甲醇的化学过程与从甲醇到淀粉的生物过程中反应条件的兼容，最终将合成效率提高130倍。与植物自然生成相比，其碳转化率提高了20~40倍。
实验室的小会议室，见证着他们的每一次讨论与争执，也见证着71页论文文稿的55次修改。
“蔡老师对文稿熟悉到什么程度呢？前几天我们需要查两个单词，单词所在的页数和位置，他脱口而出。”孙红兵说。
有一次，蔡韬改累了躺在床上休息，收到中科院天津工业生物所研究员江会锋发来的一个链接，标题中，他隐约瞥见了二氧化碳、淀粉的字眼，当即从床上弹起来，困意全无，心怦怦地跳，“不会有人已经做出来了吧”，他紧盯着手机加载条，直到看完摘要才长舒一口气，“原来是不同的研究，虚惊一场”。
科学研究令人着迷和残酷之处均在于此，当研究者身陷迷宫，在各个关卡奋力拼搏时，往往不知道领域内有多少位“竞争者”，更无从得知彼此的进度。他们只能逼迫自己快一点，再快一点，因为开拓者的桂冠只属于最先到达的人。
2021年8月，《科学》审稿通过，且不需补做任何试验。审稿专家认为，该工作“是一项里程碑式突破，将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响”。
时隔6年，蔡韬等终于走出了迷宫的弯弯绕绕，来到了更广阔的天地，他是世界上第一个走到这里的人。他很自豪，更重要的是，他想继续往前走，去追求更大、更多的未知。https://t.cn/A6Mfhbc7
#静海新闻# 【15秒435，藏着朱雪莹心里的一束光——专访天津体操、蹦床、艺术体操队总教练赵奇】
15秒，人平均眨眼3次，心跳15次。对于一名普通人而言，在漫长的光阴里，15秒微不足道，可谓稍纵即逝。但若对于一名运动员，15秒里承载着什么？
朱雪莹很清楚。代表中国蹦床队出征东京奥运会，15秒，她起跳24次，在空中变换姿势10次。15秒435的惊心动魄，56.635的绝对优势，朱雪莹拿下中国东京奥运会第17金。
这15秒，天津体操摘得了历史上的首枚奥运会蹦床金牌，而中国蹦床队时隔13年，重回冠军领奖台。
赛场上，当雄壮的《义勇军进行曲》响起，身披五星红旗的朱雪莹，与队友刘灵玲相拥而泣。
“奥运会是世界最大的体育盛会，也是每个运动员最终的奋斗梦想。当我真的走上这个赛场的时候，我最深刻的感受就是离自己的奥运梦已经近在咫尺了。”回忆起在东京奥运赛场上的决战瞬间，朱雪莹内心感慨万千。
朱雪莹一直有个梦想，就是将自己的脚印印在北京体育大学的冠军之路上。如今，她做到了。首战奥运摘金，这个23岁的女孩走进了大众视野。这短短的一瞬，成了她内心的一束光。
光的速度高达30万公里每秒，这么看来，这条冠军之路上，朱雪莹还会走得更远。
“越挫越勇，她不怕输”
天津体操底蕴深厚，一直是中国体育的坚实力量，也是中国蹦床队梦开始的地方。1997年，国家体育总局正式设立蹦床项目，2002年将其列为我国竞技体育发展的潜优势项目，年底成立蹦床国家队，在天津设立国家集训中心。
同是这一年，4岁的朱雪莹迈出了她体操生涯的第一步。凭着不怕苦，不怕疼，不服输的韧劲，朱雪莹拿过全能冠军，在体操领域初绽光芒。
“如果别人做得比我好，我就一定要比别人做得更好！”朱雪莹坦言，自己从小就很有运动员精神。
6年后，朱雪莹被查出胯骨骨窝比较浅，而这种伤恐怕经不起体操项目高强度训练对于胯骨的压迫。出于运动安全的角度考虑，这次意外的伤病隐患，让她遗憾告别了熟悉的体操领域，于2008年加入天津蹦床队，这一年，朱雪莹10岁。
冥冥之中自有天意。意想不到的转折，不但没有影响朱雪莹的发展，体操训练培养出的优雅体态，反而成为最佳的助力。
“越挫越勇，她不怕输。”朝夕相处5年的天津蹦床女队主教练刘先慧提起朱雪莹这样说。
从零开始，在天津浓郁的体操底蕴浸染下，经过5年的“拔节孕穗”，15岁那年，凭借在天津蹦床队打下的扎实基础，朱雪莹成功入选国家队。
在这里，朱雪莹遇到了夺冠路上的最强助力，国家队教练蔡光亮。在蔡导的因材施教下，朱雪莹不断突破自我。2016年下半年，在蔡导训练两个月后，她拿到了个人的第一个世界杯冠军。
跟自己较劲，与前辈对标，朱雪莹羽翼逐渐丰满。
国家队蹦床馆有一面冠军墙，上面以获得世界冠军的数量配上同样多的星星。朱雪莹在出征奥运会前笑着说：“我的目标是先有个五环logo，小星星嘛再慢慢追。”
如今，她的梦想实现，现在照片上不仅有了五环logo，而且还被放在了与曾经的偶像并排的位置。
“东京奥运赛场上，我们有大国底气”
朱雪莹回到祖国，在北京隔离期间，记者来到了她“十年磨剑”、艰苦训练的地方——位于天津静海的团泊体育中心。在西C座蹦床训练馆，见到天津体操、蹦床、艺术体操队总教练赵奇。
“发力，再快点！”在将近一个小时的交谈中，赵奇的目光始终紧盯着训练中的运动员。在他的严格指导下，培养出“吊环王”董震、陈一冰，双杠世界冠军王冠寅等多个冠军。
目光如炬的背后是一片柔肠，对于年幼的运动员，赵奇温声鼓励，耐心矫正姿势，默契的“击掌”，让这些小运动员心里瞬间温暖、急速“充能”。
在国家队耕耘18载，2014年赵奇回津任天津体操运动管理中心主任，2019年任体操、蹦床、艺术体操总教练。对于奥运冠军的养成，赵奇有自己坚守的理念和原则。他说，对运动员来说，成功离不开国家的培养、个人的努力和家庭的支持。
“一个奥运冠军养成的背后，有多少人默默付出。尤其这届东京奥运会正处在全球抗击新冠肺炎疫情的严峻形势下，强大的综合国力和举国体制就是我们的奥运健儿创造佳绩的底气。”赵奇说，当去北京看望正在备战奥运会的朱雪莹时，为了保证运动员的绝对安全，让他们安心训练，途中每一个步骤都严把防控，为奥运健儿筑起保护屏障。
据统计，本届东京奥运会金牌数追平了2012年伦敦奥运会时取得的境外参赛最好成绩。
“未来对天津体操蹦床运动的发展有什么期待？”记者问道。
赵奇表示，像陈一冰、董震等都在各自的领域，为国家体育事业做出了贡献。作为天津队体操总教练，他希望更多的像朱雪莹这样的人才，源源不断的输送到天津队，成为天津底蕴的强力支撑，继续书写天津体育的未来。
“让更多的人喜欢上蹦床项目”
朱雪莹本次夺冠点燃了天津体操武术射击射箭运动管理中心的所有运动员的激情。这段时间里，每个人都牟着劲儿，全力以赴备战第十四届全运会。
“借着雪莹夺冠，我们正计划在团泊地区筹划国家体操运动中心重点推动的‘快乐体操’项目。”赵奇提到这点格外激动。
“体育竞技的根本目的就是人民健康，团泊这个地区发展的正是健康产业，这和我们的推广蹦床项目和体育竞技精神的理念不谋而合。”赵奇表示，希望借助静海的体育资源和本次蹦床夺冠的优势，通过建立“快乐体操”“大众蹦床”“快乐艺术体操”示范基地，推广普及体操知识、技能与文化，为选拔、夯实体育后备人才储备奠定基础。
这几年，“团泊洼”这方土壤滋养着天津体育产业的发展。主动承接非首都功能疏解，体育产业“起笔”大健康，高质量建设了23个专业化国际标准体育场馆，其中包括国内首个下沉式设计的团泊足球场以及国际网球中心等多个项目。
充沛的体育资源，使这里相继承接了WTA天津公开赛、环中国自行车赛等一系列国内外重大赛事，成为继奥林匹克中心场馆群以来天津第二个国家级体育产业基地，吸引着众多体育文化旅游项目纷纷落户。
在大力发展体育产业的同时，园区还加速高端医疗产业聚集，加快休闲养老产业发展。
如今的静海区借助健康为魂、项目为本、环境为媒的理念，从体育健身产业“起笔”在健康产业园内“逐梦”，如同车之双轮、鸟之两翼的体育产业和高端医疗产业同步发展，擦亮“大健康”标识。
15秒，人平均眨眼3次，心跳15次。对于一名普通人而言，在漫长的光阴里，15秒微不足道，可谓稍纵即逝。但若对于一名运动员，15秒里承载着什么？
朱雪莹很清楚。代表中国蹦床队出征东京奥运会，15秒，她起跳24次，在空中变换姿势10次。15秒435的惊心动魄，56.635的绝对优势，朱雪莹拿下中国东京奥运会第17金。
这15秒，天津体操摘得了历史上的首枚奥运会蹦床金牌，而中国蹦床队时隔13年，重回冠军领奖台。
赛场上，当雄壮的《义勇军进行曲》响起，身披五星红旗的朱雪莹，与队友刘灵玲相拥而泣。
“奥运会是世界最大的体育盛会，也是每个运动员最终的奋斗梦想。当我真的走上这个赛场的时候，我最深刻的感受就是离自己的奥运梦已经近在咫尺了。”回忆起在东京奥运赛场上的决战瞬间，朱雪莹内心感慨万千。
朱雪莹一直有个梦想，就是将自己的脚印印在北京体育大学的冠军之路上。如今，她做到了。首战奥运摘金，这个23岁的女孩走进了大众视野。这短短的一瞬，成了她内心的一束光。
光的速度高达30万公里每秒，这么看来，这条冠军之路上，朱雪莹还会走得更远。
“越挫越勇，她不怕输”
天津体操底蕴深厚，一直是中国体育的坚实力量，也是中国蹦床队梦开始的地方。1997年，国家体育总局正式设立蹦床项目，2002年将其列为我国竞技体育发展的潜优势项目，年底成立蹦床国家队，在天津设立国家集训中心。
同是这一年，4岁的朱雪莹迈出了她体操生涯的第一步。凭着不怕苦，不怕疼，不服输的韧劲，朱雪莹拿过全能冠军，在体操领域初绽光芒。
“如果别人做得比我好，我就一定要比别人做得更好！”朱雪莹坦言，自己从小就很有运动员精神。
6年后，朱雪莹被查出胯骨骨窝比较浅，而这种伤恐怕经不起体操项目高强度训练对于胯骨的压迫。出于运动安全的角度考虑，这次意外的伤病隐患，让她遗憾告别了熟悉的体操领域，于2008年加入天津蹦床队，这一年，朱雪莹10岁。
冥冥之中自有天意。意想不到的转折，不但没有影响朱雪莹的发展，体操训练培养出的优雅体态，反而成为最佳的助力。
“越挫越勇，她不怕输。”朝夕相处5年的天津蹦床女队主教练刘先慧提起朱雪莹这样说。
从零开始，在天津浓郁的体操底蕴浸染下，经过5年的“拔节孕穗”，15岁那年，凭借在天津蹦床队打下的扎实基础，朱雪莹成功入选国家队。
在这里，朱雪莹遇到了夺冠路上的最强助力，国家队教练蔡光亮。在蔡导的因材施教下，朱雪莹不断突破自我。2016年下半年，在蔡导训练两个月后，她拿到了个人的第一个世界杯冠军。
跟自己较劲，与前辈对标，朱雪莹羽翼逐渐丰满。
国家队蹦床馆有一面冠军墙，上面以获得世界冠军的数量配上同样多的星星。朱雪莹在出征奥运会前笑着说：“我的目标是先有个五环logo，小星星嘛再慢慢追。”
如今，她的梦想实现，现在照片上不仅有了五环logo，而且还被放在了与曾经的偶像并排的位置。
“东京奥运赛场上，我们有大国底气”
朱雪莹回到祖国，在北京隔离期间，记者来到了她“十年磨剑”、艰苦训练的地方——位于天津静海的团泊体育中心。在西C座蹦床训练馆，见到天津体操、蹦床、艺术体操队总教练赵奇。
“发力，再快点！”在将近一个小时的交谈中，赵奇的目光始终紧盯着训练中的运动员。在他的严格指导下，培养出“吊环王”董震、陈一冰，双杠世界冠军王冠寅等多个冠军。
目光如炬的背后是一片柔肠，对于年幼的运动员，赵奇温声鼓励，耐心矫正姿势，默契的“击掌”，让这些小运动员心里瞬间温暖、急速“充能”。
在国家队耕耘18载，2014年赵奇回津任天津体操运动管理中心主任，2019年任体操、蹦床、艺术体操总教练。对于奥运冠军的养成，赵奇有自己坚守的理念和原则。他说，对运动员来说，成功离不开国家的培养、个人的努力和家庭的支持。
“一个奥运冠军养成的背后，有多少人默默付出。尤其这届东京奥运会正处在全球抗击新冠肺炎疫情的严峻形势下，强大的综合国力和举国体制就是我们的奥运健儿创造佳绩的底气。”赵奇说，当去北京看望正在备战奥运会的朱雪莹时，为了保证运动员的绝对安全，让他们安心训练，途中每一个步骤都严把防控，为奥运健儿筑起保护屏障。
据统计，本届东京奥运会金牌数追平了2012年伦敦奥运会时取得的境外参赛最好成绩。
“未来对天津体操蹦床运动的发展有什么期待？”记者问道。
赵奇表示，像陈一冰、董震等都在各自的领域，为国家体育事业做出了贡献。作为天津队体操总教练，他希望更多的像朱雪莹这样的人才，源源不断的输送到天津队，成为天津底蕴的强力支撑，继续书写天津体育的未来。
“让更多的人喜欢上蹦床项目”
朱雪莹本次夺冠点燃了天津体操武术射击射箭运动管理中心的所有运动员的激情。这段时间里，每个人都牟着劲儿，全力以赴备战第十四届全运会。
“借着雪莹夺冠，我们正计划在团泊地区筹划国家体操运动中心重点推动的‘快乐体操’项目。”赵奇提到这点格外激动。
“体育竞技的根本目的就是人民健康，团泊这个地区发展的正是健康产业，这和我们的推广蹦床项目和体育竞技精神的理念不谋而合。”赵奇表示，希望借助静海的体育资源和本次蹦床夺冠的优势，通过建立“快乐体操”“大众蹦床”“快乐艺术体操”示范基地，推广普及体操知识、技能与文化，为选拔、夯实体育后备人才储备奠定基础。
这几年，“团泊洼”这方土壤滋养着天津体育产业的发展。主动承接非首都功能疏解，体育产业“起笔”大健康，高质量建设了23个专业化国际标准体育场馆，其中包括国内首个下沉式设计的团泊足球场以及国际网球中心等多个项目。
充沛的体育资源，使这里相继承接了WTA天津公开赛、环中国自行车赛等一系列国内外重大赛事，成为继奥林匹克中心场馆群以来天津第二个国家级体育产业基地，吸引着众多体育文化旅游项目纷纷落户。
在大力发展体育产业的同时，园区还加速高端医疗产业聚集，加快休闲养老产业发展。
如今的静海区借助健康为魂、项目为本、环境为媒的理念，从体育健身产业“起笔”在健康产业园内“逐梦”，如同车之双轮、鸟之两翼的体育产业和高端医疗产业同步发展，擦亮“大健康”标识。
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