9月17日，世界頂級學術期刊《科學》發表了中國中科院天津工業生物技術研究所所做的人工合成澱粉重大技術突破，這一研究是世界上首次實現人工通過二氧化碳合成澱粉，也就意味著澱粉的生產方式從傳統的農業種植向工業製造轉變成為可能。科學家認為，這對未來的農業生產和生物製造產生革命性的影響，或許在不遠的將來，我們所面臨的糧食危機和氣候危機，都能夠得到很好地化解。
二氧化碳究竟是如何變成澱粉的？
自然界的澱粉是如何形成的？
12H2O+陽光12H2+6O2[光反應]
然後，氫氣與二氧化碳結合為植物生長所需的食物，多餘的物質會被積累在植物的種子、莖稈、葉片等中，當動物和人類消耗植物物質時，植物中儲存的多餘能量就會轉移到動物和人類身上，而氧氣則通過植株的氣孔釋放。同樣，藻類和細菌也是使用二氧化碳和氫氣來製備食物，而氧氣則作為廢棄物被排出。這一過程可以用下面這個簡單的化學反應方程式來表示：
人工合成澱粉的合成過程
人工合成澱粉代謝途徑的設計和模塊化組裝
人工合成澱粉的重大現實意義
人類迫切需要有持續供應的澱粉和利用多餘二氧化碳的方法，來克服人類面臨的重大挑戰，其中糧食危機和氣候變化危機則是我們目前最為迫切需要解決的問題。
人工合成澱粉讓化解氣候變化危機成為可能
人類和其它物種在地球上之所以能夠生存，很大程度上得益於空氣中一層薄薄氣體的保護，我們稱它為大氣層。大氣層是由二氧化碳和一定量的其它氣體共同組成，它對地球的保護有雙重作用。
首先，它能夠保護外層空間寒冷對我們的侵襲。其次，當太陽光照射到地球表面時，會通過反射作用反射回太空，而大氣層會像毯子一樣阻止大量熱量逃逸。事實上，如果地球上空沒有了大氣層，地球表面的平均氣溫大約只有-18℃，而正因為大氣層的存在，讓地球平均氣溫保持在了15℃左右，這是一個適宜人類和其它生物生存的溫度。
在大氣層中，保持一定二氧化碳含量，是地球生命微妙平衡的重要組成部分，我們人類和其它地球生物所產生的二氧化碳，除了一部分被海洋吸收，大部分都漂浮到大氣層中，儘管大氣層中適量的二氧化碳有助於保護地球溫度的恆定。
也就是說過多的二氧化碳會阻止太陽照射到地球上的熱量，也就是我們常說的地球溫室效應。據研究，從1880年至今，大氣層中的二氧化碳濃度從0.29%上升至0.35%左右，但地球溫度卻上升了8℃，這對人類是毀滅性的，近些年氣候變化異常，如乾旱、洪澇災害逐年加重，和我們的碳排放有著更直接的關係。
但如果將這項技術走出實驗室，我們就完全可以將地球上多餘的二氧化碳變廢為寶，化解氣候危機的同時，合成糧食甚至是生物燃料。
人工合成澱粉讓化解糧食危機成為可能
之前我們說過，植物等自然合成澱粉的效率非常低下，在土地資源、水資源以及其它礦物質資源有限的情況下，糧食生產不得不面臨瓶頸。初步實驗室表明，人工合成澱粉的效率比傳統農業生產澱粉的效率高出大約8.5倍。
在能源供應充足和現有技術參數條件下，1立方米生物反應器年產澱粉相當於在5畝土地上種植玉米所產出的澱粉。這和農業生產澱粉相比，它將節省90%以上的耕地和淡水資源，並且避免了農藥和化肥對環境造成的負面影響。因此，未來有可能在不耕作的情況下就能滿足我們對碳水化合物的需求。
當然，這一切目前僅僅停留在實驗階段，從走出實驗室到實際應用，還有很長的路要走，但這為糧食澱粉的可持續供應和二氧化碳的轉化利用，無疑尋找出了一條創新的方向。