“我們最初的思路是利用可再生能源分解水產生電子或氫，然後利用電子或氫將二氧化碳還原為甲酸、甲醇等簡單化合物，進一步通過酶催化簡單化合物聚合生成澱粉。”蔡韜說，人工合成澱粉，是一場尋找“捷徑”的實驗。
在農作物中，澱粉的合成大約需要60步代謝反應。如果要進行工業化生產，就必須簡化步驟。蔡韜和團隊與所內擅長生物設計的團隊合作，從6568個生化反應中進行系統挖掘和篩選，分別從甲酸或甲醇出發，設計了最短的人工澱粉合成路徑。理論上，二氧化碳僅通過9個主反應就能合成澱粉。“步數越少，問題就越少。”蔡韜說。
實驗一做就是3年，光是實驗記錄就摞了半人高，團隊成員的心情也跟著實驗過程不斷起伏。
問題出在哪裡了？“就像河水斷流，要找出是上游堵塞還是河道分叉，弄清症結才能解決問題。”蔡韜說，實驗最突出的問題是“酶”。澱粉合成過程中多數反應都需要酶，自然界中的反應路徑通過長期自然選擇進化而成，各個酶都能夠適配協作，但人工設計的反應路徑卻不同。
“同一個酶往往能催化多個反應，可能會帶來副作用；有時會出現多個酶競爭一個底物，還有的酶會產生多種產物。”為調和酶之間的“矛盾”，蔡韜找到所裡專門研究酶的團隊，一起對酶進行定向改造或人工設計新酶，來滿足澱粉合成人工路徑對酶的需要。
討論、實驗、推翻、再討論、再實驗……團隊嘗試利用甲醇中“氫燃燒”產生的能量驅動產生甲醛的反應，解決反應中的熱力學與動力學不匹配的問題，9個主反應也相應被拓展到11個。
科學的積累是漫長的，但突破有時只是一個瞬間。2018年7月24日上午，蔡韜收到團隊成員的一張圖片。打開後，蔡韜看到了那一抹夢寐以求的“藍”。
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