人工合成淀粉

前两天我国中国科学院天津工业生物技术研究所的科学家们在Science上发表了一项重要的研究成果,首次从二氧化碳出发合成了淀粉(以下简称人工合成淀粉或合成淀粉)。既然是首次,也就是说以前人们做不了这件事,这事在自然界是通过植物的光合作用完成的。有些网友说希望我讲讲这个话题,不过植物、太阳能、化学合成、固碳都不是我熟悉的领域,我只能站在生物学大领域的角度谈一谈,也不能保证说得对。

(一)研究的意义
这项研究的意义非常重大。我们知道地球上所有生命所需的能源归根结底都来自太阳光,但动物和真菌以及大部分的细菌都不会利用太阳光,只有植物和一些细菌(主要是蓝细菌)才能利用阳光的能量合成有机物,而我们动物只会把这些有机物氧化分解成二氧化碳和水等小分子。因此,在生态学上,植物是生产者,而我们是消费者,这是不是有点惭愧?现在如果我们也能从二氧化碳出发来合成糖类,那是不是意义很大?当然,这只是一种好玩的说法。实际上,这项研究在理论和技术上贡献都很大。比如,它并不是通过反复摸索试验最后侥幸成功的,而是先通过理论计算,找出候选途径,再去实验。虽然还是少不了摸索和试错,但计算显然起了非常大甚至是决定性的作用。其次,合成本身的技术对今后的研究也相当有价值。媒体的报道过于强调它潜在的应用价值,实际上它直接的贡献是理论和技术方面的,而应用还是比较远期的,现在还不好说。

(二)人工合成淀粉与光合作用的对比
光合作用是“光驱动的合成作用”的简称。光合作用分为光反应和暗反应。光反应这一步是通过叶绿素等色素吸收光子的能量来做两件事,一是获取高能量高活性的ATP;二是裂解水分子,放出氧气,并获得氢和电子(也就是还原力)。这一步的本质是把光能转变成了化学能,但这些化学能的存在形式是高活性,高反应性,不能长期储存,而暗反应那一步则是用这些化学能来固定二氧化碳,生成能够长期储存的化学能——糖类(葡萄糖和淀粉等)。显然,合成淀粉模拟的是暗反应这一步。
前两天看到一种说法,认为光合作用关键的是光反应,而合成淀粉的反应既没有利用太阳光的能源,也没有裂解水,也没有放出氧气,后面的固定二氧化碳以及合成淀粉还都得耗电,因此这项研究是蒙人的。这个说法看似有理,其实非常有失公允。暗反应也是光合作用中很重要的一步,怎么能当成无足轻重呢?而且涉及到光反应还有更重要的一个问题,就是我们下一节要讨论的能量转化效率的问题。

(三)光能转化的效率
既然这项技术是在模拟暗反应,那么有没有模拟光反应的技术呢?当然有了,那就是光伏发电啊。光伏发电一方面获得了电能,同时电能还可以分解水得到单质的氢和氧。你看这一步和植物的光反应是不是很像?而且,现在光伏发电的效率已经明显高于植物对阳光的利用。那么,我们用光伏发电,再用电能去驱动暗反应,生产有机物,岂不是很好?又怎么能叫蒙人呢?也就是说,人工光合作用的瓶颈其实并不在光反应,而是在暗反应。光伏发电有个短板是电能不好储存,合成淀粉恰恰能把电能变成化学能长期储存和运输。这项研究恰好在帮助人们突破这个瓶颈,这意义难道还不够大吗?
当然,所用电能也不局限于光伏发电,也可以是风电、水电、核电,总之只要成本合算就好。假如将来有了可控热核反应就更好。

(四)人工合成淀粉的应用前景
媒体报导的时候大多会着重于技术的应用,毕竟这一点容易牵动读者的神经,但是从目前看应用应该还是比较遥远的事。回想一下,大多数技术在应用之前不都是先有了汗牛充栋的论文吗?哪有开天辟地第一篇论文一出来就应用的?论文的作者在接受采访时说“从控制过程成本初步计算,只有当二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍,淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍,才能与农业种植竞争。因此,要想实现工业化生产,还需解决诸多的科技难题。”我觉得这个说法还是公允的。一方面是效率有待提高,另一方面还有其他的技术难题,比如设备的成本,就是说即使它的效率比农业高,但如果设备成本远远高于种子、化肥、农药、农机等等,那么还是不合算;另外,作物本身是0污染的(化肥农药农机有污染),那么这种合成反应除了产生淀粉还有没有其他有毒有害的副产物呢?凡此种种,都需要考虑。一项技术从诞生到应用,我们很难说从0到1更难,还是从1到10更难。但不论如何,人们已经完成了从0到1这一步。虽不应盲目乐观,但适度乐观展望一下还是可以的。

(五)合成食物
关于合成淀粉的应用,媒体讲的最多的是合成食物。然而,从应用的角度,合成食物可能会排得比较靠后。首先,食物的要求很高。农作物虽然生产效率不高,但它们是无毒无害的,农产品通常只需要碾米磨面这样的粗提就可以食用。而且,米糠、麦麸也无害,反而有益健康。可是,人工合成的淀粉就不一样了,很可能伴有有毒的副产物,这样提取的难度和成本就会很高。况且,人类也不需要吃纯淀粉。甚至,家畜家禽也不太需要吃纯淀粉。因此,合成淀粉应用的大头应该首先是作为工业原料。事实上,粮食产品很多也作为工业原料,比如说抗生素的发酵就要用掉大量的玉米淀粉、玉米油、玉米浆、豆油、豆饼等等;人们还用玉米淀粉来生产酒精作为汽车的能源等等。如果合成淀粉能够作为这些工业的原料,我们就能省下更多的耕地来种植人类食物和牲畜的饲料。另外,纤维素和淀粉的结构非常相似,都是多聚葡萄糖。如果能够合成纤维素,就可以生产纸张和布匹,也能节约森林并减少棉麻等纤维作物的种植。总之,我们不必太纠结合成淀粉的“能好怎”。
还有的媒体刻意提到中国人的主食是淀粉来彰显这项研究的意义,这个也大可不必。我国主食淀粉已然太多,应该减少,更不该添加纯淀粉。这项研究已经非常伟大的,不必找不合适的理由给它贴金。

(六)外星球移民
还有不少媒体讲到这项技术在移民外星球上的应用的,这个就属于畅想了。如果一个星球有光、二氧化碳和水,温度也合适,那就可以投放蓝细菌了。实际上,这样的星球很难找,而且我们除了月球也很难登上任何其他的星球,能不能合成淀粉有什么重要的呢?我还是那句话,地球上的南北极、青藏高原、撒哈拉沙漠都比外星球环境好,先把那些地方建成合成淀粉的基地再说外星球吧。

(七)农牧业与医学的工业化
跟工业相比,农牧业和医学这两个基于生物学的行业一直是发展非常滞后的。大趋势上,它们的未来也应该工业化,比如农牧业应该不局限于用植物来生产营养物质,而医学上用的器官和血液也应该不受限于人类供体,都应该能够工业化生产。那样,人类社会的结构会发生天翻地覆的改变。当然这个也属于远景的畅想了。

(八)固定二氧化碳
固碳这事我有点懒得讲,虽然它很热门。合成淀粉固然可以固碳,但淀粉大多不会囤着不用,一用又变成二氧化碳了。而且,目前固碳的声势很大程度是政治上的考量,常常偏离实际。这次的突破国内一片欢腾,外网好像动静不大(也许我眼拙,如果你看到很多报道请告诉我)。发在Science上的真材实料总也值得很多报道吧,假如是西方人做的研究或许会不一样。

最后想说这样两句话:
不要指望一项伟大的研究能够毕全功于一役,也不要因为一项研究不能毕全功于一役就否定它是伟大的研究,这就好比人类第一次发射火箭是一些伟大的成就,但它还远远不能把人类送上火星,后者需要无数伟大的研究串起来才行,但你总不能说发射火箭也算不了什么,反正也上不了火星。

13 紫球效应

“神仙的声音就是从这道黑门里传出来的?!”雷闪杰挥着他手上的电光,说道。

“嗯!可是我仍然透视不了黑门里的情况!”光冢2道。

“都已经到了目的地啦!我看不用透视了!我们赶快想办法进去吧…”然而小陶刚说完,没想到黑门里有传出了一把严厉的声音,道:“放肆,凡人岂能随便闯进仙地!”

“我们是来…”雷闪杰赶忙解释道。

“尘归尘,土归土,你们从哪里来的,便回到哪里去吧!”忽然又一把声音向我们警告道。

“我们是来拿地心之钟的!希望你们能给我!”小陶这时竟然…鼓起勇气,一口气道。

可是…小陶的话说完后,黑门内却再也没有应答语了,只存着那一遍遍的回响声……

“招呼我们可是打过了,他们要是还不合作的话,那我们只有强闯了!”光冢2一边说道,一边去握住了众人的手,紧接着他便开始学着迪福那样,站直了身子……

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

“晤?!怎么回事?竟然下面有两个迪福!还有小陶,雷闪杰,它们也是有两个!”飘悬在空中金焕正极度不解地想道。

感到困惑的,当然不止是金焕,同时还包括所有人!

“哼!不管你们玩什么花样都好!你们今晚都要通通完蛋了!”金焕抖了抖黑色残翼高声喊道。

“事情原来是这样!”操场上另一个‘我’,不禁恍然道。

“光冢,你怎么还在这里发楞!现在我们处境很危险呢!”另一个杰,焦急道。

“你们别急!办法我已经想到了!真是多亏了来自未来的‘我’!” 说罢,另一个光冢便抬头向我看了一眼。

“你对另一个‘你’,做了些什么?!”小陶不解地问道。

“呵呵,我刚才用心电感应跟他交流了一下!”我回答道。

“看你一副胸有成竹的样子!大哥!现在我们的能力都被那个金焕屏蔽了呢!”杰担忧道。

“是的,现在我除了心电感应以外,我也几乎什么能力都没了,简而言之都是控制金焕的那个死灵搞的鬼!”我道。

“死灵它真是那么厉害吗?!!”小陶皱着眉头道。

“不,呵呵只是它的精神力,就比我强那么一点点而已!”我笑道。

“嘿嘿,光冢我知道你已经有办法啦!”杰一脸坏笑地道。

“哈哈,没错,那都是受了你的启发呢!”我道。

“轰”的一声,只见金焕猛然跃到了数米远,双手也瞬间生出了两团黑焰!

“时间不多了!我们开始吧!”我用心电感应,对另一个我说道。

“好的!”另一个我的应答声还没有消逝时,只见他已经飞奔到我面前来了!

我看着眼前这个我,心里异常激动!(激动是跟我接下来要做的事,有很大关系的)

“你们…要干什么?!”分不清是那个杰忽然喊道。

“来吧!你记住!这一切都是虚像而已!”说罢,我便和另一个我相互撞了过去……

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“哦?你们的世界需要地心之钟?!”一位老人背对着我们疑惑道。

“恩…是的…”光冢2支吾道。

“纸条带来了没!!”另一位老人忽然朝我们问道。

“粉红色的?…”想罢,光冢2便赶忙掏出了那张皱褶痕迹很厉害的半张纸条出来,并且小心翼翼地交给其中一位老人。(当时我只不过烧掉了半张纸条而已,因此留下了另外半张)

片刻,只见那两位老人陡然间消失了!

“人呢?难不成,他们又跑了?”杰愤然道。

然而就在杰话毕之际,山洞内突然间散发出一阵紫红色的强光!

“好刺眼…”小陶不由得捂着眼睛道。

光冢2赶忙打开了灵瞳,仔细观察了四周一下,惊奇地发现光源竟是出自于一个悬在半空上的球体!

“是地心之钟!”光冢2猛然一个激灵道。

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“砰!”

顷刻间一阵无比耀眼的光芒迸发出来了!

“什么!啊!可恶,那是好强大的一股精神力呐!”金焕的焰火突然熄灭掉,他的翅膀也不禁颤抖了几下…

“他们两个到底发生了什么事!?”不同时空里的陶雪盈以及迪福,雷闪杰,他们都不禁目瞪口呆地说道。

光芒逐渐消散了,慢慢地,我便如万众期待的偶像一般出现在大家面前了!

“哗!!超级赛亚人?!”不知道是那个粉丝,见了我的新造型后,激动地喊了一声。

“Sacred Long!我的名字叫神圣之龙!!”我急中生智地起了个外号说道。

“死灵!今天就是你的死期了!”我全身充满能量道。

“什么?!两个光冢的灵魂,进行融合了!?”金焕不禁大失声色道。

“哈哈,告诉你个坏消息吧:现在我的精神力已经是刚才的两倍了!”我兴奋。

“奇怪了,光冢的灵魂进行融合了,还好说,不过怎么他的造型也发生变化了?”雷闪杰极度困惑地问道。

“杰,你别忘了这是幻境而已!如果你有足够大的精神力,你也可以随时改变自己的造型!”小陶解释道。

“可是…光冢,那小子总不会是来参加时装表演的吧!快呀光冢!打倒那个鬼东西啊!”雷闪杰朝我喊道。

“呵呵,我一招他就完蛋了!你们等着看戏吧!”我有点玩世不恭般的说道。

“你少给我得意忘形!”说罢,金焕便抡起一团黑焰,旋转了几下,便形成了一真巨大的黑色龙卷风!那龙卷风正气势汹汹地朝我卷过来!

“哼!送你下地狱吧!”我说完后,右手掌心中,陡然喷出了一条巨大的白色圣龙。

那圣龙长啸了几声后,就化做一把锐箭直刺向金焕……

“啊!”我大叫了一声后,猛然间从幻境中醒了过来!

我赶忙抬头看了一下天空,不禁叹口气道:“哎…终于回到现实世界里了…”

“咦,那个‘我’,他的灵魂也回去了?!”我看了一眼不远处的光冢,疑惑道。

忽然间,只见他的手指动了几下,随后我也很快放心了……

金焕呢?

“咳…”在某一个角落里,一位表情极其痛苦的俊男子,他好像正在呕吐些什么。

我细看了一下,发现金焕原来吐的是一团黑血……

“呼啦!”一声,池塘上好像有什么动静似的!

“是光冢2他们!”我瞬间反应过来道。

池塘里此时竟全充满了紫红色的耀光!

天际间也被染成紫红色了!!

“喂,光冢,看来他们的登场仪式,比你刚才进行灵魂融合的时候,还要拉风呢!”雷闪杰说道。

“看来他们成功了!”小陶兴奋道。

“可是…这个地心之钟,到底归谁好…”我不禁困惑道。

“晤…要是没有我们推延住金焕的话,他们也来不及取得地心之钟吧。”小陶分析道。

“可是没有他们的话,地心之钟也许早被神仙毁了!”我道。

“唉呀,你们别说了,听得我都头痛了,真是的!老是把问题复杂化!”雷闪杰不由得朝我们骂道。

“呵呵,简单方法是吧!那只有两个了,要么把钟抢过来,要么就钟让给他们!”我道。

“还有一个办法呢!”雷闪杰转着眼珠道。

“什么办法?”小陶问道。

“最好的办法当然是求他们啊,只要我们有同情心,那么他们也一样会有同情心的啊!”杰道。

“做梦吧你!这方法一点逻辑性也没有!”我教训杰道。

“啪…啪…啪…”

他们三个来了…

“呵呵,多谢你们的帮助哦,那我们现在先行告辞了!”光冢2说完,便开始站直了身子。

“喂,等等!你们也太自私了吧!”我赶忙一把拉住了光冢2的衣角道。

光冢2没有回答我,因为眼前这景象不禁另我们都惊呆了!!

“光冢2,你干了些了什么啊!你瞬间移动了?现在我们在什么地方呀!”我惊恐地说道。

“我…没有动用过能力啊!真的!我也不知道发生了什么事!”光冢2也面色苍白道。

“他们呢?他们怎么不在这里!”我看着四周那暗红色的空间,不由得大失声色道。

“这里怎么那么像地狱啊!”光冢2叫喊道。

“鬼知道!我们赶快离开这里啊!”我道。

“能力根本没法用啊!”光冢2道。

“什么!”突然间,我耳边响起了一阵阵尖锐的凄凌声!

选自 风缈十二煞《灵魂专家》第三卷13 紫球效应 写于2007年

#林先生的书斋[超话]#
第四百六十七天。
《白云剪裁的衣服》毕淑敏
今天看第7-10篇文章,感觉人活在这个世界上,真的是要做些什么留下来。我就很羡慕演员,作家,即使人不在了,还有念想留于这个世界。或许有一天亲人想念了,或许是后代想起来了,至少还有一个影像或文字供人怀念。所以做点事,或许没有实物,但是总有人因为什么觉得你曾存在于这个世界。
其实我想,或许什么时候穿越时空啊,在高能未来死而复生啊,可以回来看到自己留下的,那多有意思。

[兔子][兔子][兔子]

我们之间应该是一份陪伴吧,而你更多的是我的精神支柱和榜样,谢谢你在。
林予曦,又是爱你的一天!


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