10年前,由詹姆斯·卡梅隆执导的科幻巨片《阿凡达》在国内上映。该片展现了一个近乎完美的地外星球,那里有着美轮美奂的山水和各种奇幻的动物。其中,给人带来无比视觉享受的莫过于那个星球上各式各样的发光植物。
一切想象都源于现实。在现实世界中,许多昆虫、真菌、细菌、海洋动物,鞭毛虫等都可以自行发光,但是能够自主发光的植物却仍然是未知的。
作为真菌的一种,人们之前就已经发现了会发光的蘑菇,它们大概有70多种。这种蘑菇发光具有周期性:在白天即使处于暗处一些蘑菇也不会发光,只有在夜晚才会发光。经过研究,科学家们发现发光蘑菇之所以能发光,归功于一种称为“牛奶树碱”的抗氧化剂,这种氧化剂经过一系列生物化学反应而转变为荧光素,进一步被氧化而发光。

最近,科学家们通过基因工程,将发光蘑菇的相关基因插入到目标植物的基因中,成功将植物改造成了“发光植物”。这种植物所自主发出的光亮比之前所报道的要亮得多,足以用肉眼观察到。通过这种发光植物,能够直接观测其内部的某些生命活动,而不需要特殊的化学试剂来维持发光。经过持续的观察,研究人员发现这种经过基因改造的植物,能够从其幼苗到成熟阶段的整个生命周期中维持发光。
现在就让我们来见识一下这种新型的植物吧!
后记:2009年参加挑战杯期间,编者就曾作出将“发光植物”应用于城市建设中的畅想。十多年过去了,这种能够自主终生发光的植物终于被科学家所成功改造出来。未来,相信这种发光植物的更多功能会逐渐地被挖掘出。说不定在将来,当我们深夜归来之时,陪伴我们的将不再是路灯,而是一颗颗发光的树木。
未来可期!
参考文献:
- Mitiouchkina, T., Mishin, A.S., Somermeyer, L.G. et al. Plants with genetically encoded autoluminescence. Nat. Biotechnol. 2020.
- Mitiouchkina, T., Mishin, A.S., Somermeyer, L.G. et al. Plants with self-sustained luminescence, bioRxiv, 2019.
- Tena, G. Let there be light. Nat. Plants 2019, 5, 1103.
- Sustainable light achieved in living plants, MRC London Institute of Medical Sciences, Apr. 27 2020.
- Kotlobay, A. A., Sarkisyan, K. S., Mokrushina, Y. A., Genetically encodable bioluminescent system from fungi, PNAS 2018, 115, 12728-12732.
- Planta LLC
- 《会发光的蘑菇》中国科学院昆明植物研究所, 2016.
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