地下城的人类吃什么？——从《流浪地球》看螺旋藻产业发展的未来

互推小编 2023-11-08

随着《流浪地球》的上映，如同太阳风暴冲向了地球，无限地冲击、突破着观众的想象空间，把观众的想象推到了科幻的轨道，从地球上生活的思维空间一下子扯到了太阳系！这让观众十分过瘾，思维有了一次太空的旅行！流浪地球电影的背景是在遥远的未来，科学家们发现太阳急速衰老膨胀，短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。人类为了自救提出了一个大胆计划——《流浪地球》。举全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。这些发动机所用能量是被称为火石的燃料。在地球逃离的过程中，地球表面的温度降到了零下80摄氏度以下，人类不得不躲在1.5km下的地下城生活，这里也只能容纳35万人生活在地下城，然而，剧情里没有直面这些人的食物怎么解决，我们可以设想地下城的空间有限，传统的食物来源无法操作，假如每人每天平均需要粮食400~500g，35万人每天需要消耗14万~17.5万kg的粮食。传统的水稻生长期约100天左右，大米的蛋白含量约为7~8%，这需要多少土地与空间？需要多少人工光源？需要多少能量来模拟地面生长环境？要比地面种植困难多得多，简直无法想象与实现。剧中提到的蚯蚓干和蟑螂等也是微不足道的，好在伟大科学家钱学森先生早就预言，微藻是人类未来的粮食和能源！其中螺旋藻蛋白质含量高达70%左右，按蛋白当量来计算，其相当于大米的约9倍，牛肉的3倍，这就意味着需要粮食总量大为减少，约只相当于大米的1/9！螺旋藻所含营养丰富，含有蛋白质、氨基酸、维生素、矿质营养和一些生物活性物质，如藻蓝蛋白、藻多糖、金属硫蛋白和许多功能多肽，大家公认1克螺旋藻干粉所具有的营养相当于1000克各种蔬菜水果的总和，因此配合食用螺旋藻不仅能充饥解决营养不良的问题，而且其具有保健功能和提高机体的免疫力的作用；况且螺旋藻繁殖一代只需十几个小时，每天都可以收获，我们的大型微藻光生物反应器高达数米，立体养殖，生长条件可控，这些特性完全适应地下城的养殖应用，为仅存的35万人提供食物和保健；同时螺旋藻生长，在光合作用的过程中，吸收二氧化碳放出氧气，解决了地下城人类吸入氧气和呼出二氧化碳的重大气体代谢问题，可以形成良性循环。该方法已在载人航天方面得到了应用。可见，螺旋藻等微藻产业发展前景广阔，显示出越来越多不可代替的作用和功能。实际上，中国已成为全球螺旋藻最大生产国，其广泛应用在医药保健、食品添加、饲料添加、水产养殖、化妆品领域和精细化工等方面，中国人必将在微藻研究和产业方面对世界做出更大贡献。螺旋藻虽然已在地球上生存了35亿年之久，我坚信螺旋藻现在和未来始终伴随着人类的生活，并可能转入"地下城"继续发挥着不可替代的作用，支撑着人类找到新的家园。

螺旋藻属于蓝藻门、颤藻科、螺旋藻属的一类微藻，主要天然分布在乍得湖、墨西哥湖和鄂尔多斯盐碱湖，蓝藻是地球上最早出现生物之一，它经受了地球运动、环境的变迁、生物的演化和更替多种考验，在地球上存活了数十亿年之久，可见，其抗逆性非同一般。螺旋藻属于原核低等浮游植物，就像绿色果蔬一样能够进行光合作用，积累了丰富的营养物质，蛋白质高达60-70%，比牛肉高3倍多，含有果蔬（高等植物）没有的藻蓝蛋白和藻多糖。螺旋藻还含有钙、镁、锌、硒、铁、钾等；含有的维生素B12、B1、B2、B5、B6、B11、VC等，B族维生素相当于猪肝的4倍，能够改善现代人快节奏的精神状态，抗疲劳、抗缺氧作用比人参强2倍。它们具有增强机体免疫力，抗辐射、抗衰老，还具有减轻放化疗过程出现的副作用；螺旋藻中还含有多种抗衰老的物质，如β-胡萝卜素（比胡萝卜高15倍）、VE、γ-亚麻酸、SOD等，通过抗氧化、清除自由基，有效延缓细胞衰老的功能，因此，螺旋藻有如下的美誉：联合国粮农组织推荐：螺旋藻是二十一世纪最理想的食品；世界卫生组织推荐：螺旋藻是人类新世纪最佳保健品；美国食品和药品管理局推荐：螺旋藻是最佳蛋白质来源；中国国家卫生部推荐：螺旋藻是新资源营养食品。

风光驱动大型光生物反应器微藻养殖系统

我们北京林业大学螺旋藻研究所，研究螺旋藻已有二十余载，申请国家发明专利30余项，发表多篇学术论文。主要研究方向是螺旋藻养殖技术与培养液循环利用，生物活性物质与蛋白、多肽的提取、分离与纯化，螺旋藻功能食品与微藻资源利用，螺旋藻生理生化与分子生物学及其蛋白组学等。主持发现了3个螺旋藻新种，1个螺旋藻中国新记录种。首次提出螺旋藻细胞激发放氧的新概念；首次提出螺旋藻细胞沉浮调控的新机制，该项研究成果达到国际领先水平；尤其是近年来研究成功了风光驱动大型光生物反应器微藻养殖系统，由传统养殖条件不可控实现了可控，彻底改变了微藻传统大棚跑道式养殖方式的现状，克服了其养殖弊病，使其产量和质量有了突破性的提高。

螺旋藻显微形态

利用该大型光生物反应器对土地类型没有任何要求，不占良田，尤其是我国西部地区，有盐碱湖的荒漠地区，或贵州等地的石漠化土地，或者极度盐碱化的土地（也包括沿海盐碱化），在这些高等植物无法种植的土地上均可以养殖微藻（螺旋藻是其中的一类），上述这些盐碱资源既可以为微藻提供了必须的无机营养，又可以大大降低养殖成本，这些不毛之地通过微藻养殖转化成为生产蛋白质基地！这也就是钱老预言的微藻是人类粮食和能源的意义所在，也是在遥远的未来流浪地球电影里描述的地下城可能进行微藻养殖来解决人类食物的理由之一。

原创:李博生教授(北京林业大学螺旋藻研究所)

[注：本文部分图片来自互联网！未经授权，不得转载！每天跟着我们读更多的书]