关上灯,看自然闪烁

清莲

英美科学家培育出发光植物——关上灯,看自然闪烁

　　本报记者 陈宁 通讯员 张娜

　　类似含羞草一样闪着粉红光芒的“蘑菇”，留着长“胡须”在救人时才发光的“鬼面树”，像水母一样在空气中飘浮的“希望树种子”……电影《阿凡达》上映时，被那色彩缤纷的发光植物迷倒的观众纷纷跑到电影官方网站留言：这些奇怪又美丽的植物是从哪儿来的？我们身边有这样的“潘多拉庄园”吗？现在，科学家带来了好消息：通过生物发光技术，让植物持续发光不是梦。

　　自然界的光源

　　近日，英国剑桥大学的安东尼·埃文斯，美国斯坦福大学博士凯尔·泰勒、奥姆雷·阿米拉夫·迪罗里，正在加利福尼亚州的生物实验室里培育能在夜间发光的植物。这株名为“拟南芥”小草，寄托了人类许多畅想——可以用相同的原理让树木发光吗？发光的树木装点在城市的道路两旁，能取代路灯吗？

　　事实上，能发光的“拟南芥”不算第一个会发光的植物。在自然界中，存在着许许多多它的“前辈”，中国灯笼树，非洲路灯草，古巴夜皇后都是“先天”发光植物的代表。它们为何会发光呢？原来，这些植物的叶子能释放出少量的磷化氢气体，由于磷化氢气体燃点低，在空气中自燃，因此会发出淡蓝色的光。

　　放眼自然界，不仅仅是植物，一些动物在漫长的进化过程中也保留了发光特性。“比如深海中的许多鱼类都会发光，这能保证他们在漆黑的环境中更好地生存。”美国德克萨斯理工大学华裔教授张红说。

　　当你站在山区的森林中，有时会看见朽木在夜晚闪闪发光，这其实是真菌在“作怪”。据统计，全球150万种物种中，能发出生物荧光的真菌类物种达71种。

　　这些自然界的天然“光源”从何而来？科学家说，人们最熟悉的萤火虫通过体内荧光素、荧光酶在氧的催化作用下发光，蘑菇也是同理，而真菌的发光原因目前尚无定论。还有水母，人类正是从它的体内，最早提取了动物的发光基因。它体内有一种叫埃奎林的神奇蛋白质，这种蛋白质遇到钙离子就能发出蓝色光。

　　这些光芒，尽管微弱，却点亮了科学家们的好奇心：如果把这些存在于植物、动物体内的发光因子，转移到更多植物的体内，大自然会不会因此更亮一点？

　　事实证明，在现代转基因技术的帮助下，一切皆有可能。

　　转基因的奥秘

　　虽然让“拟南芥”发光的三位科学家远在地球另一端，但浙江省农科院生物质能源研究室研究员沈国新马上根据他们的实验报告得出了结论，这是转基因工程应用的典型案例。

　　“人工培养发光植物，其实并不复杂。”沈国新描述了培育发光植物的转基因过程：科学家先将萤火虫体内表达发光的基因提取或克隆出来，再把这些基因放到转化植物的载体农杆菌里。农杆菌普遍存在于土壤中，与植物根部“相依为命”。包含着发光DNA载体的新的农杆菌，将被用于侵染并转化植物，这些农杆菌自然而然地将发光DNA“输送”到植物体内，它们最终会通过植物表达——用肉眼看，就是植物发光了。

　　与此同时，美国加利福尼亚州发光植物课题研究团队正努力让更多植物发光，它们使用软件设计出发光基因的DNA序列，然后把这些DNA序列在实验室中复制出来，移植到植物中。目前该团队已排列出发光植物的DNA序列，正进一步在植入植物中进行培植实验。

　　2008年度的诺贝尔化学奖，颁给了包括美籍华裔科学家钱永健在内的3名科学家，帮助他们获奖的，正是从水晶水母体内分离的绿色荧光蛋白。有了绿色荧光蛋白，只要利用转基因技术，就有可能让所有细胞和动物产生荧光蛋白质。这将为生物与医学实验带来革命，帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应。

　　除了转基因技术，先进的纳米技术也能让植物发光，这被称作“纳米荧光发光”。“因为纳米材料更小，只要将发光基因黏贴在纳米级材料上，再用基因枪打入植物体内。”沈国新分析。

　　植物光的困扰

　　那么，植物发出的光究竟能给人类带来什么？

　　“发光树能取代路灯，在更环保的同时还能装饰、美化城市环境。”沈国新展开了想象，“同样是利用转基因技术，在植物中放入抗虫基因，植物本身发出的光就能达到生物防治的效果。”如果这个方法可行，对于生态环境的保护意义不可小觑。

　　正因如此，美国加利福尼亚州发光植物课题研究团队正在为这项技术应用到较大植物和树木上进行筹款。迄今为止，它已得到5000多人支持。凡是承诺向发光植物筹款活动进行捐款的人都能获得一个特殊的礼物——一朵夜间发光的玫瑰。

　　但在张红看来，发光植物要真正应用到生活中，仍然有很长的路要走：“目前，人工培育的发光植物，发出的光很微弱。假设转基因技术能使树木发光，那么光源如何穿透厚厚的树皮照亮街道？冬天树木落叶了怎么办？”像“拟南芥”这样的小草，培育成功的周期很短，而一棵大树的长成需要几年，甚至几十年。这些，都是科学家们不得不面对的难题。

　　此外，发光植物叶并非完美。“目前光污染已经很严重，如果无节制地制造太多的发光植物，反而会增加城市的负担，破坏黑夜带来的宁静。”张红说。

　　但无论如何，关上灯，看自然闪烁总是一件很美的事。接下来，就让我们耐心等待来自科学的奇迹。