据统计，截至2020年3月，全世界人口已经达到了78亿！另据联合国粮食及农业组织预测，到2050年，全球人口将增长到近100亿人。全世界对食物的需求不断增加，这意味着我们需要比2013年至少增加50%的农业产量，而这还是比较保守的估计。

人口在膨胀，食物不够吃

据报道。目前全世界约有8亿人不得不挨饿，而且每天有2.5万人死于饥饿和相关原因。超过20亿人的饮食中缺乏铁、锌和维生素等重要的微量营养素，这对他们的健康和预期寿命造成了巨大的影响。

植物固定的能量，大部分都无法变成食物

我们知道，生物圈的能量都来自太阳，太阳照射到地球上的功率是一个定值，而植物的光合作用只能利用其中一小部分。另外，植物利用光合作用固定下来的能量很大一部分用于自身的生长，而真正能够供人类食用的部分少之又少。

这一点其实非常好理解，例如，人类只能食用玉米的种子，玉米杆和玉米芯通常都被粉碎丢弃到田地里，玉米杆和玉米芯包含的大量能量都被浪费掉了。其实这样算下来，地球能够为人类提供的食物是非常有限的，无法支持世界人口的加速膨胀！

解决能量利用率的传统方式：养殖业

有什么好的办法吗？除了节约粮食外，我们首先能够想到的是提高粮食产量，就像袁隆平培育成功的杂交水稻那样，不断刷新亩产纪录。最新的消息是，亩产已经突破了1000公斤！但这已经非常逼近技术的天花板了，根据能量守恒的原理，要想再大幅度提高产量已经非常艰难。

办法总比困难多，上面我们也提到了，除了提高粮食产量外，我们是否有办法提高作物的利用率？可是人类又不能直接食用秸秆，又不能直接食用玉米芯。咋办了？

其实，我们已经在有意或无意继续榨取作物中的能量了。例如，可通过让马和牛等植食动物吃掉秸秆，然后人类再食用他们的肉，或者通过养殖蘑菇来间接利用秸秆中的蕴含的能量。

但这种方式存在一定的局限性：一、能量利用率不高。农作物经过中间动物或真菌的利用，已经消耗掉了90%的能量，这就是食物链能量传递效率的十分之一法则；二、占用大量土地资源且产生大量温室气体。

解决能量利用率的现代方式：食物生成器

自2019年以来，默克公司每年为健康、能源和营养领域雄心勃勃的卓越产品颁发未来洞察奖。这项年度奖项的奖金高达100万欧元，用以支持实现卓越产品的突破性科学和创新技术研究的科研人员。

今年，未来洞察奖被授予伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Ting Lu博士和密歇根理工大学的Stephen Techtmann博士。他们的“食物生成器”概念将不可食用的生物质——如某些植物和我们已经吃过食品中不可口的部分，也被称为木质纤维素废物——在一天之内转化为安全且有营养的食物。

据介绍，“食物生成器”并不是一个单单旨在满足不断增长的人口需求的灵丹妙药，也不能承诺提供美味的饭菜。相反，它的目的是作为一种补充或紧急性解决方案，以帮助解决危机——例如在发生极端气候事件后。“食物生成器”可以用于家庭个人使用，也可以扩大为工业规模。

虽然“食物生成器”听起来可能是一个令人难以置信的壮举，但这个概念却牢牢扎根于科学之中。它由错综复杂的微生物群落驱动，如细菌和真菌，它们一起工作，对不可食用的材料和废物进行代谢，将其转化为安全、可口的食物。

一举两得：“吃掉塑料”同时解决饥饿和白色污染

在当今社会，塑料污染是一个非常严峻的问题。想想，你一天要用多少塑料袋？全世界每年丢弃掉的塑料制品可达3亿吨，其中有800万至1,300万吨最终进入海洋。据说，科学家为了探索世界最深的地方——马里亚纳海沟中是否可能存在生命，还是特地研发了深潜器抵达海洋最深处——斐查兹海渊。然而，出乎意料的是，科学家没有发现马里亚纳海沟中的生物存在，却看到了触目惊心的一幕——在这个海洋最深处，有许多的塑料垃圾静静地躺在海底。

据悉，全球生产的所有塑料中只有9%获得回收利用，79%被倾倒在垃圾填埋场和环境中。许多塑料需要几个世纪的时间才能降解，而这一过程产生的微塑料往往被鱼类摄入，侵入更广泛的食物链，最终进入人体 。

上文提到的Lu博士和Techtmann博士正在研究能够自然将塑料分解成蛋白质的细菌。他们的近期目标是进一步研究可以处理聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料（也称为聚酯）的群落。这些微生物的缓慢生长速度在过去限制了它们的使用，但Lu和Techtmann正在对解聚酶进行工程设计，使其更加高效，提高微生物分解PET的能力。在未来，他们将扩大这项研究，以涵盖更多塑料种类，从而解决塑料污染和食物紧缺的问题。

人类的希望：微生物技术和基因工程

#humanprogress 在小时候，我们大家可能都听说过“21世纪是生物学的世纪”这个说法。但真正认识到这句话的威力，应该还是最近几年。随着基因工程和微生物技术的进步，让人们看到了解决困扰我们很久的一些难题。其中，就像上文中提到的那样，粮食危机和环境污染就是两个典型的例子。当食物生成器技术逐渐成熟，能够大规模推广后，粮食危机就彻底化险为夷了，因为植物光合作用固定下来的能量（有机物）才真正被人类榨取干净，才是真正充分利用了。

恩格斯曾说：“社会上一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进”。默克充分看到了社会对技术需求的方向，给予科学家荣誉和经费支持，支持基础科学研究，为人类美好的未来添砖加瓦。