【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

#值得入手的车#如何判断一辆车开得是否舒适?老司机说这6个方面要考虑!
随着大家的生活水平和消费能力的提高,对于汽车的使用需求不再是单纯的代步工具,更加追求汽车的整体舒适性,毕竟一辆车的配置再怎么优秀,如果驾乘感觉不够舒适就白搭。
那么我们在选车时,如何判断一辆车是否舒适呢?要从哪些方面来考虑呢? 下面我们就从6个方面来分析一款车的舒适度。

第一、座椅
作为车内与人接触时间最长、接触面积最广的部分,座椅的舒适与否将直接影响大部分的驾乘体验。 当你走下车的那一刻,是腰酸背痛还是神清气爽,就看座椅舒不舒服。

所以在体验座椅舒适度时,我们主要看三点:
第一点是座椅的厚度和柔软程度;第二点是座椅的长度,如果后排座椅的长度较短,长途乘坐就会感到不舒服;第三点是座椅的包裹性,汽车在拐弯时,车内人员的身体也会随之晃动,这时包裹性好的座椅会给人一种很强的支撑感,会把你的身体固定在座位上,晃动的幅度大大降低。

当然,还有不少配置较高的车型还提供了多向电动调节、可调节腿托、座椅加热/通风/按摩功能,待遇直追头等舱,舒适度进一步升级。
第二、悬架
悬架的调校方式与车型定位基本保持一致,主打运动性的车型通常悬架更硬,而主打舒适的车型悬架则更软。 从舒适的角度来说,偏软的悬架可以吸收更多的振动,乘坐感受也就更加平稳。

而从悬架的形式来看,部分采用后扭力梁式非独立悬挂的车型,在后桥两侧车轮受力不同时,会给对向车轮造成一定干扰,最常见的情况就是在单侧车轮过减速带时,另一侧的乘客同样感觉到颠簸。
一些SUV车型由于采用了整体桥式后悬挂,其在空载状态下的舒适度会略有折扣,随着载重的增加,舒适性会有所提高。 仅从悬架形式来说,独立悬架的舒适性要好于非独立悬架。
第三、轮圈 / 轮胎
除了悬架之外,对路感反馈的影响最大的就是轮胎了,毕竟一辆轻则1吨,重则2吨的车,只通过四条轮胎与路面相接,轮胎的特性将直接影响舒适性。

通常而言,车辆的原厂轮胎和车型定位是一致的,对于主打舒适的车型来说,原厂轮胎更倾向于使用舒适静音胎。舒适静音胎会在胎纹造型和材质的选择上更加偏向舒适性,同时还会在胎面添加一系列消音舱来降低路噪。

但是为了控制成本,很多紧凑型家用车的中低配车型会配备普通的耐用胎,对舒适性和噪音方面略有影响。因此,部分追求舒适胜过运动的车主可选择更换一套静音舒适性的轮胎。
第四、动力系统(发动机和变速箱)
动力系统的不同将同样影响整车的舒适性表现,其主要影响途径包括两方面:发动机和变速箱。 通常来说,气缸数量较多的发动机振动更小(V10发动机例外)。

所以,三缸发动机由于天生的结构问题,抖动问题较为突出,需要通过添加平衡轴或采用偏心飞轮等设计来抵消振动,同时在发动机悬置方面也要投入更多成本。
汽车的变速箱跟舒适性也有很大关系,一般而言,CVT变速箱是舒适性、平顺性最好的,AT变速箱则兼顾了平顺性和运动性,双离合变速箱更注重运动性,所以平顺性不如前两者。因此,想要行驶舒适性好就慎选双离合变速箱,可以选择CVT变速箱或AT变速箱。
第五、车内空间
对于车内的乘坐空间,我们一般只用于同级别车型之间的对比,如果跨级对比就失去了意义。 车内乘坐空间要从横向(长度)、纵向(宽度)和高度这三方面看。

对于前排乘坐空间来说, 由于主副驾座椅可以前后调节,所以主要就是看头部空间和宽度够不够。对于后排乘坐空间来说,除了看头部空间和宽度,还要看腿部空间够不够。

目前很多厂商喜欢把旗下的家用车往运动性上靠,从B柱到C柱的后排车窗到会越来越收缩, 窗户的开口面积也会越来越小,这会使坐在后排的乘客感到压抑,容易晕车,所以选择运动型车就要考虑清楚。
第六、静音效果
大部分买中级车的消费者,都会对隔音和舒适性有所要求,而且要求也是比较高,并不是简单的只要能开、省油、不坏就行, 选择中级车的消费者更在乎汽车的驾乘感受,追求更舒适宽大的空间以及更静谧的乘车环境。

汽车静音效果怎么样?主要看这四个部分的噪音程度:发动机、车身结构、轮胎、车身周围气流(空气)。
而汽车隔音一般通过减振和隔音材料来实现,所以大部分中高端车型的生产工艺较为成熟,选材优质,肯定静音效果也更好。
最后,我们一起来看看,开着最舒服的十款车都有哪些?(排名不分先后)

针对上面十大舒适度较好的车型,我们就不一一列举它们的突出优势了,小编给大家简要说下这几款车,因为还是非常具有代表性的。

01 奔驰E级
奔驰E级 的座椅相对较硬,包裹、贴合性最好, 可夹紧的头枕也能更好的固定头部,后排的靠背角度舒缓,后排空间表现也相当出色。


02 日产天籁
坊间号称“移动的大沙发”——天籁 ,是B级车里最舒服的车型之一,为什么说呢? 因为天籁主打中高级豪华轿车,在内饰配置方面,方向盘采用三幅式真皮设计,手感非常不错,配备气动按摩座椅,压力分布均匀,左右双区独立空调,身处车内让人有种航空头等舱的感觉。

03 启辰D60
虽然外观设计比较简洁精炼,没有过过大的亮点,但是路感传递好,方向精准,指哪打哪。加上底盘也是比较厚重的,悬挂较硬但具备一定的韧性,所以在过坑是表现优越,开着舒服的车型之一。

04 别克君越
君越 的动力是比较强的,加上舒适性是在同级别车型中算是最好的一个,并且底盘比较扎实,最为突出的亮点就是ANC主动降噪技术,只要关上车门车窗,基本听不到外界的声音,似乎世界都安静下来了。

温馨提示
以上就是判定一辆车是否舒适的六个参考方面,大家可以根据实际车型进行考虑。不过每个人对于一辆车是否舒适,驾乘感受还是有差别的,我们也不能只从硬件上去决定,最好是亲身去体验一下,通过车辆的功能操作和试驾来全面了解一款车的舒适度。
#购车攻略##汽车评测#

[咖啡]

早安朋友们!今天是2021年9月17日,星期五。☁️多云,东风3~4级,温度19~27℃,空气质量轻度污染。限行5和0。晨曦絮语:人在世间若要身心健康而又舒心快乐的生活就要做到知足常乐。别人追屋逐堡,富贵荣华,你只要花棚石凳小坐微醺自得其乐。居所舒适方便即可何必非要楼上楼下;生活简单平淡即可何必非要轮杯把盏![合十][合十][合十] https://t.cn/RxrBSmT


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