【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

揭秘终南山的“修行者”,我寻访过600多位隐士,他们在这里确实“都挺好”!#修行必读#

一、寻隐者不遇

2008年之前,张剑峰的身份是青春文学图书编辑。自从走上寻访终南隐士的道路之后,他的身份变成杂志《问道》的主编,他对隐士的采访就刊登在这本杂志上。

“前几年接触文学圈、做期刊,庸俗的东西太多,感官享受的东西太多,大家在想怎么赚钱,怎么花钱,这些东西固然不错,但是人的生活视野太小、太局限了,我想看看另一种生活,修行者的生活就像我忽然发现了清澈的水源,以前的浑浊的水质就不可再饮用了。”张剑峰这样形容这一变化。

2008年,看过比尔波特的《空谷幽兰》后,张剑峰决定去终南山寻找书中所写的隐士。“我从南五台开始走,第一次是跟一群驴友一起,结果什么都没有找到。”这对他来说是个教训,后来他才知道,远远看到一群驴友结队进山,隐士们就关了门,或者躲到其他地方,以免被打扰。

“寻隐者不遇”是很多人的经历,有不少读过《空谷幽兰》的读者有过去终南山寻访隐士一无所获的经历,西北大学的郭老师2009年夏天曾到终南山大峪寻访,但既没有看到隐士,也没有看到隐士居住的茅棚。

张剑峰介绍,并不是所有的隐士都不欢迎到访者,有的修行者准备出山,他或许希望和到访者结缘,有的修行者正在用功的时候,是不想被外人打扰,而且要看到访者是什么样的人,如果是去山里旅游旅游,往往这样的到访者最多。

“四五十人拿着大喇叭,边走边唱,带着酒肉,留下一地垃圾,然后转身就走,对山里这些修行者,他们只是好奇。”每遇到这样的到访者,隐士们只能关门谢客。

二、敲门需要喊暗号

有人说,人人都想在终南山寻到一个白胡子老头,但是最后只寻到一棵歪脖子树。

“我也想遇到一位鹤发童颜的神仙,一位无所不能的仙人或者圣人,就太完美了。”最开始,张剑峰抱着寻访圣贤的目的走进了终南山。

第一次寻访失败后,张剑峰决定独自行动:“想到哪里就去哪里,稀里糊涂走,没有交通工具。”

并没有什么特别的准备,但为了采访修行者,他会带录音笔和纸笔。隐士居住的茅棚一些是茅草搭建,有些是山洞,有些是普通的住宅,他们分散在各个山谷里。

“一般到访者去敲门,修行者都会开门,但有些并不接待生客。”张剑峰说,“寻访了几百位隐士后我才知道,敲门需要念一些暗号。”

“阿弥陀佛”、“慈悲”、“无量寿福”是最常用的敲门暗语,如果是佛教修行者,敲门者敲门时念“阿弥陀佛”,道教修行者则需念“无量寿福”,佛教修行者和道教修行者的茅棚上一般都有标志来区分。

张剑峰讲了这样一个故事,他听说两位比丘尼师徒居住在一座山洞内9年,谁知找到她们居住的山洞时,明明听到门内有动静,但敲门却没有人应声。当时他不懂念暗号,只是坚持敲门,敲门几次后,师徒两人终于开门了。在她们居住的山洞,只有经书和简单的生活用品。

见到张剑峰,师父说:“你真是幸运,一般来敲门的人,敲一次没人开门就走了,我们平时不给人开门。”通过谈话,他得知,师徒两人在山洞居住9年,连附近的茅棚都没去过,也不接待外面的到访者。在山洞外,师徒两人在悬崖边开辟了一块三四平米大的菜地,张剑峰到访时,她们正在包白菜饺子。

“我第一次吃到那么好吃的饺子,她们也很少吃那么丰盛。她们问我从哪里来,拜访过哪些人,讲她们的师父如何修行,谈得比较多的是她们尊崇的修行者,讲智者的生活和道德,她们跟我说了一句话我现在都记得:‘你走了这么多地方,看到很多东西,但你要保持你内心纯净的种子不被污染。’后来我也看到一些修行人不是真正在修行,我看到玉的同时看到了泥土。”张剑峰回忆道。但他至今不知道那对师徒的法号,不久之后,那对师徒就离开了山洞,他再也没有见过她们。

张剑峰介绍说,这些修行人都很热爱生活,一般会把自己小茅棚打扫得很干净,做一点小景致,比如在门口种点花,但他们不用手机,离村庄近的修行者还会和村里人打交道,很少下山。

三、揭秘修行者

终南山是修行者最为集中的地方,但在华山后山、宝鸡龙门洞等地方都有修行者居住,他们随意居住在秦岭中,在做过一些采访之后,张剑峰逐渐掌握了一些知名修行者的信息,三年里,他的行程东西跨度大约400公里,至今已经寻访到600多位隐士,很多人成为他的朋友,对这些修行者的采访,让他诞生了创办一本丹道修证实录类杂志的想法,后来这些采访文章被发表在随后创办的杂志《问道》里。

2月12日,本报记者跟随张剑峰前往终南山大峪谷,寻访山中的修行者,他说:“有时候在山里走一天,一个人也找不到,有些隐士住得比较高,看见有人来他们就走了,但十有八九不会落空。”

台湾作家张德芬、主持人梁冬等名人也曾跟随他到终南山寻访隐士,现在在张剑峰周围,也有一些跟他一样去山中寻访修行者的朋友,但能坚持的并不多。

四、山中的隐士都是些什么样的人?

二十多年前,美国汉学家、佛经翻译家比尔波特来到中国,寻访传说中在终南山修行的隐士,因为《空谷幽兰》的问世,很多西安人才知道距离市区一小时车程的终南山中,还保留着隐居传统,有五千多位来自全国各地的修行者隐居山谷,过着和一千年前一样的生活。

“俗话说,有形的都有肉,其实很难找到闪光的人,真正的修行者都是劝人向善,告诉人们怎么样减少烦恼。修为很高的人外界很少接触到,只有圈子里才知道。”他说。

2月中旬,终南山中积雪较厚,在踏雪行走4个小时后,记者跟随张剑峰抵达了隐藏在大峪山谷深处的一处隐士茅棚聚集区终南草堂。

尽管是冬天,沿路仍遇见了一些隐士,黄道长常年在终南草堂居住,几乎不下山,他老家在东北,他说:“下山去做什么呢?我们下山后就像傻子似的,左右不是,无所适从,不知道该干什么。”

在距离终南草堂30分钟山路外,有一位去年11月从衡山来终南山修行的隐士,他并不觉得山中冷,只说:“在这,就是玩呗!收弟子,就看缘分呗!”面对陌生人,他们并不多谈其他。

“我们从小都知道世上有和尚有道士,但没法接触他们,一般觉得,出家人就是穷得没办法才到山里,但后来我发现山里的修行者大部分蛮有学养的。”张剑峰说。他上周刚见到一个山中的修行者,这位修行者藏书很多,留着长头发,特立独行,对电器等样样精通,在茅棚里给自己做了很多精美的家具,他主要研究天文,将天文研究成果和佛经、道经做了对比研究,而且他自己觉得别人并不懂他的东西,只能把研究成果刻在石头上。

“他不是一般学者,也不敢立论,他问我认识比尔波特吗,他要把他的研究成果发给他,看能否翻译成英文。在修行人中,像他这样的民间学术研究者很多。”张剑峰说。

冬天的终南山里,随时飞雪,黄道长给远道而来的寻访者包了一锅热乎乎的包子,包包子用的萝卜是自己在旁边的菜地种的,冬天他挖了菜窖存储这些蔬菜,米面油等物品都是朋友从山下送来的,他们称之为“供养”,记者上山当天,遇到一对给修行者送供养的60岁夫妇,他们提了一壶最好的花生油,背了一些日常用品走了好几个小时山路。

“如果没有供养也可以,松子、野菜等都是修行人的食物。修行人的行为,一般人看来不可理解,别人觉得住在山里很可怜。修行者对物质不抱太大希望,给一些修行人送供养,送东西给他,是为了满足我的心愿,对他们来说,送不送没什么区别。”张剑峰介绍。

五、从寻访者变成修行者

在寻访了数百位隐士后,张剑峰慢慢从一个寻访者变成了修行者:“光看看书,做口头东西不行,我开始只是旁观者,后来发现不行,开始对这些修行的行为并不相信,但又不断亲眼见到效果,不断否定自己的怀疑,慢慢地自己也开始打坐、练功。”2010年,张剑峰和张德芬等十多人一起凑钱在这里修建了十几间茅棚,取名“终南草堂”,可以供修行者居住。

对修行的好处,张剑峰说:“就是保持自己时时刻刻不迷失,做自己的观察者,喜怒哀乐你都时刻观察着自己。好像我之前的工作都是为我后来修行做铺垫,现在做的才是我喜欢的真正要做的事情,现在是个多元的社会,每个人都要做真正的自己。”

张剑峰有两个孩子,妻子做平面设计工作,父母也受他的影响开始修行。“父亲以前很不喜欢烧香拜佛的人,觉得是迷信,但现在父母也打坐,吃素食,现在他理解了,从心性上认识了修心才是核心,现在他知道修行人很有学识。”

张剑峰的妻子一直支持他,夏天的时候,还带着女儿到茅棚居住,吃饭前先感恩做饭的人,吃饭不能说话,以前女儿挑食,而在山里她会吃得干干净净。

“修行对我生活本质的改变是我看待事物的态度不同,如果以前,有一个东西我想得到,我肯定会努力争取,但现在,患得患失的东西就少了,人会更豁达一点。对物质不刻意追求,更注重精神生活,我之前的生活,也和大部分人追求的一样,但现在,我所追求的东西,不因大部分人追求其他东西而受到影响,不管社会变化再快,我所接触的东西永远简单。在茅棚里,吃饭睡觉晒太阳喝茶,那样就挺幸福的,很多人得到的东西很多,并不觉得幸福。”张剑峰说,“这座山不是一般意义的山,看到《空谷幽兰》时,我觉得好像在门缝里的一线光,我想看到光源在哪里,山是一个符号,是活着的文化。” https://t.cn/Rcdt451

鼻尖是整个鼻子的灵魂,在这里科普一下鼻尖的消肿期:在2个月时,鼻尖肿胀消退三分之一,在3到9个月后消退三分之一,在10到12个月后再消退三分之一。
其中鼻尖的肿胀也包含了里面的疤痕增生期,针对疤痕增生,业内统一的共识就是对术区进行加压抑制疤痕增生,进去减少鼻尖的肿胀,特别是鼻尖上转折区的形态表现,可以毫不夸张的说是一突毁所有。
今天简单的介绍一下,利用胶布的粘贴形成一个持续的压力抑制术区增生,图一是针对鼻尖上转折区的增生。图二是针对鼻尖和鼻尖下小叶的一个塑型,防止鼻头增生和下移。使用时间期限:压三四天间隔一两天,时间一到三个月有空就可以贴一贴。 #昆明隆鼻#


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