天天简讯:非凡十年|潜心十年 绘出二氧化碳合成淀粉蓝图

奋进新征程 建功新时代

【资料图】

主持人：蔡韬是中科院天津工业生物技术研究所研究员。2021年，他所在的团队首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。这样一项重大原创突破，折射出10年来天津不断推动科研项目管理改革、放权减负的尝试。来听记者郭曦然的报道。

位于空港经济区的中科院天津工业生物技术研究所，由中国科学院和天津市共同出资建设，专门面向工业领域从事生物技术创新研发。2021年9月，从这里走出了一项引起全球关注的成果：在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。项目经理蔡韬说：

（录音：我们团队提出了化学和生物耦合催化合成淀粉的新思路，目前在实验室几个小时就能完成农作物几个月完成的淀粉合成。通过核磁检测，我们合成淀粉和自然界淀粉没有区别。）

蔡韬2012年入职中科院天津工业生物技术研究所，2015年他接受了一个新任务：带领团队以生物化学联合的办法，尝试用二氧化碳合成淀粉——这是科学家们延续了一百多年的一个梦想：

（录音：1861年的时候，科学家就想通过合成淀粉，但是一直没有实现的原因就在于始终合成的都是混合物。）

这是一支有10来名成员的年轻团队，平均年龄33岁。项目所需一切资源由研究所保障。作为项目经理，蔡韬可以横向联通全所乃至外地的优秀专项科研团队，安排他们动态参与项目整体或某一部分的研发，完成研发即离队——这就是工生所正在实施的总体项目机制。这种机制有效解决了以往研究组管理模式下，研究力量分散，无法有效组织重大项目的弊端。

项目组研究的第一步是反应设计。他们首先从7000个化学反应中筛选出4条可能的淀粉合成反应路径，接下来就是研究的核心——寻找、调和4条路径中各个反应所必须的催化酶。蔡韬说：

（录音：我们就去自然界中去找，把它放在一起组装成淀粉生产的生产线。但是很遗憾我们组装出来之后，并没有看到我们想要的淀粉，当时我们就猜测，因为这些酶来源于不同的生物，就像我们把几个陌生人拉在一起，他们彼此之间会有矛盾。）

接下来足足两年，团队都在为调和酶之间的矛盾而努力，但始终不见起色，蔡韬压力很大。但是，中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延和却很淡然：

（录音：我还是没有特别着急。实际上某种时候科学的突破是一个瞬间或者说一个积累到一定点的爆发，需要耐得住寂寞。对于年轻的团队来讲我们成立一个特别的组织机制，他们的考核不以文章不以产出为指标，就看是不是真正工作，有没有解决问题，是不是真的在考虑问题。）

而天津市对于项目的支持，除了投入资金，就是大胆放权。王锐是项目研发时期的市科技局生物医药处处长，参与了项目立项，他回忆说：

（录音：工生所建设，天津先期投入10亿元财政，也制定了专门的财政经费的管理的办法，但是主旨思想就是让科学家自主选择研究方向，自主组合研究团队。如果进展的好，我们可以追加。二氧化碳合成淀粉这个项目，每半年有一个评议会，我们都会参加，但是科学家交流，我们知道他们在工作就好。尽量放权。）

没有了经费和业绩的压力，团队的负担大大减轻。经历了两年艰苦的尝试后，2018年7月24日，那个“瞬间”悄然降临。中科院天津工业生物技术研究所助理研究员乔婧回忆说：

（录音：7月24号，那天蔡老师也面临着一个汇报。他们也在等这个结果。我们确定了一个体系，碘液一点进去变蓝了，挺激动的，瞬间就给蔡老师发了照片。）

淀粉遇碘液才会变蓝。试管里淡淡的蓝色，意味着团队成功从二氧化碳中合成了淀粉，艰苦努力看到了曙光。

接下来的3年，团队不断优化反应流程，把淀粉的生产强度提高了136倍。2021年，研究成果公开发表，这种人工方法生产淀粉的速率和能效超越了玉米等农作物，使工业化车间制造淀粉成为可能。目前，团队正在抓紧科技攻关，努力提高淀粉人工合成的能量效率，尽快推进淀粉人工合成工程化示范进程。

10年来，在中科院天津工业生物技术研究所，一项项原始突破不断出现，“从1到N”的应用转化方面也硕果累累，生物医药、化工、纺织、发酵等领域60多项科研成果正在或已经实现产业化。

同时，国家合成生物技术创新中心在空港拔地而起，合成生物学海河实验室也已揭牌运行，瞄准20家企业，凝练项目进行联合攻关。相关报告显示，目前，本市综合科技创新水平居全国第一梯队，科技创新环境指数连续5年居全国榜首。

市科技局党委书记毛劲松表示，今年，本市将继续推动科研管理体制机制创新，为原始创新和应用创新突破提供动力。

（录音：加快研究出台了海河实验室的政策指引，包括首席科学家负责制、自主立项、经费包干等一揽子的配套政策，鼓励自主布局科研项目，自主组建科研团队，自主调整技术路线，充分地释放创新的活力。在新药研发、操作系统设计、细胞产品制备、基因编辑、新型催化剂等领域，开展0~1的这种前瞻性原创性的研究。）（记者郭曦然）

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