非凡十年|潛心十年 繪出二氧化碳合成淀粉藍圖

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來源: 天津海河傳媒中心廣播新聞部 作者:郭曦然 編輯:劉穎 2022-07-24 11:59:55

內容提要:蔡韜是中科院天津工業生物技術研究所研究員。2021年,他所在的團隊首次在實驗室實現了二氧化碳到淀粉的人工合成。這樣一項重大原創突破,折射出10年來天津不斷推動科研項目管理改革、放權減負的嘗試。

  主持人:蔡韜是中科院天津工業生物技術研究所研究員。2021年,他所在的團隊首次在實驗室實現了二氧化碳到淀粉的人工合成。這樣一項重大原創突破,折射出10年來天津不斷推動科研項目管理改革、放權減負的嘗試。來聽記者郭曦然的報道。

  位於空港經濟區的中科院天津工業生物技術研究所,由中國科學院和天津市共同出資建設,專門面向工業領域從事生物技術創新研發。2021年9月,從這裡走出了一項引起全球關注的成果:在國際上首次實現二氧化碳到淀粉的從頭合成。項目經理蔡韜說:

  (錄音:我們團隊提出了化學和生物耦合催化合成淀粉的新思路,目前在實驗室幾個小時就能完成農作物幾個月完成的淀粉合成。通過核磁檢測,我們合成淀粉和自然界淀粉沒有區別。)

  蔡韜2012年入職中科院天津工業生物技術研究所,2015年他接受了一個新任務:帶領團隊以生物化學聯合的辦法,嘗試用二氧化碳合成淀粉——這是科學家們延續了一百多年的一個夢想:

  (錄音:1861年的時候,科學家就想通過合成淀粉,但是一直沒有實現的原因就在於始終合成的都是混合物。)

  這是一支有10來名成員的年輕團隊,平均年齡33歲。項目所需一切資源由研究所保障。作為項目經理,蔡韜可以橫向聯通全所乃至外地的優秀專項科研團隊,安排他們動態參與項目整體或某一部分的研發,完成研發即離隊——這就是工生所正在實施的總體項目機制。這種機制有效解決了以往研究組管理模式下,研究力量分散,無法有效組織重大項目的弊端。

  項目組研究的第一步是反應設計。他們首先從7000個化學反應中篩選出4條可能的淀粉合成反應路徑,接下來就是研究的核心——尋找、調和4條路徑中各個反應所必須的催化?。蔡韜說:

  (錄音:我們就去自然界中去找,把它放在一起組裝成淀粉生產的生產線。但是很遺憾我們組裝出來之後,並沒有看到我們想要的淀粉,當時我們就猜測,因為這些?來源於不同的生物,就像我們把幾個陌生人拉在一起,他們彼此之間會有矛盾。)

  接下來足足兩年,團隊都在為調和?之間的矛盾而努力,但始終不見起色,蔡韜壓力很大。但是,中國科學院天津工業生物技術研究所所長馬延和卻很淡然:

  (錄音:我還是沒有特別著急。實際上某種時候科學的突破是一個瞬間或者說一個積累到一定點的爆發,需要耐得住寂寞。對於年輕的團隊來講我們成立一個特別的組織機制,他們的考核不以文章不以產出為指標,就看是不是真正工作,有沒有解決問題,是不是真的在考慮問題。)

  而天津市對於項目的支持,除了投入資金,就是大膽放權。王銳是項目研發時期的市科技局生物醫藥處處長,參與了項目立項,他回憶說:

  (錄音:工生所建設,天津先期投入10億元財政,也制定了專門的財政經費的管理的辦法,但是主旨思想就是讓科學家自主選擇研究方向,自主組合研究團隊。如果進展的好,我們可以追加。二氧化碳合成淀粉這個項目,每半年有一個評議會,我們都會參加,但是科學家交流,我們知道他們在工作就好。盡量放權。)

  沒有了經費和業績的壓力,團隊的負擔大大減輕。經歷了兩年艱苦的嘗試後,2018年7月24日,那個“瞬間”悄然降臨。中科院天津工業生物技術研究所助理研究員喬婧回憶說:

  (錄音:7月24號,那天蔡老師也面臨著一個匯報。他們也在等這個結果。我們確定了一個體系,碘液一點進去變藍了,挺激動的,瞬間就給蔡老師發了照片。)

  淀粉遇碘液纔會變藍。試管裡淡淡的藍色,意味著團隊成功從二氧化碳中合成了淀粉,艱苦努力看到了曙光。

  接下來的3年,團隊不斷優化反應流程,把淀粉的生產強度提高了136倍。2021年,研究成果公開發表,這種人工方法生產淀粉的速率和能效超越了玉米等農作物,使工業化車間制造淀粉成為可能。目前,團隊正在抓緊科技攻關,努力提高淀粉人工合成的能量效率,盡快推進淀粉人工合成工程化示范進程。

  10年來,在中科院天津工業生物技術研究所,一項項原始突破不斷出現,“從1到N”的應用轉化方面也碩果累累,生物醫藥、化工、紡織、發酵等領域60多項科研成果正在或已經實現產業化。

  同時,國家合成生物技術創新中心在空港拔地而起,合成生物學海河實驗室也已揭牌運行,瞄准20家企業,凝練項目進行聯合攻關。相關報告顯示,目前,本市綜合科技創新水平居全國第一梯隊,科技創新環境指數連續5年居全國榜首。

  市科技局黨委書記毛勁松表示,今年,本市將繼續推動科研管理體制機制創新,為原始創新和應用創新突破提供動力。

  (錄音:加快研究出臺了海河實驗室的政策指引,包括首席科學家負責制、自主立項、經費包乾等一攬子的配套政策,鼓勵自主布局科研項目,自主組建科研團隊,自主調整技術路線,充分地釋放創新的活力。在新藥研發、操作系統設計、細胞產品制備、基因編輯、新型催化劑等領域,開展0~1的這種前瞻性原創性的研究。)(記者郭曦然)

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