俄罗斯科学家研发出自发光植物，效果媲美阿凡达影戏中的森林！

泉源：Planta

看过《阿凡达》的人都知道，影戏中有一个可以自发光的茂盛生物森林，这不禁让人以为浮想联翩。而如今，通过基因设计技术的进步，人们已经可以实现他们对连续发光植物的迷恋。本周，在《自然生物技术》杂志上，科学家们宣布了缔造自身可以发出可见光的植物的可行性。

科学家们发现，在一些蘑菇中发现的生物发光现象在新陈代谢上与植物中常见的一些自然历程相似。通过植入从蘑菇中提取的DNA，科学家们能够缔造出比以前更明亮的植物。

科学家可以使用这种生物光来视察植物的内部运动。与其他常用的生物发光形式(如萤火虫)差别的是，维持蘑菇生物发光并不需要奇特的化学试剂，而且含有蘑菇DNA的植物从幼苗到成熟的整个生命周期都在连续发光。

这项新发现还可以用于实用和美学目的，最显着的就是用于缔造发光的花朵和其他鉴赏性植物。虽然用发光的树木取代路灯可能只能是一种理想，但这些植物会从它们的生命能量中散发出一种令人愉悦的绿色光环。

这份揭晓在《自然生物技术》杂志上的陈诉由27位科学家撰写，其中以Karen Sarkisyan和Ilia Yampolsky博士为首。研究主要由莫斯科的一家生物技术初创公司Planta、俄罗斯科学院生物有机化学研究所、伦敦医学科学院和奥地利科学技术研究所互助举行;由Planta、Skolkovo基金会和俄罗斯科学基金会提供财政支持。

凭据作者的说法，这些植物每分钟可以发生凌驾10亿个光子。Light Bio的首席执行官Keith Wood博士说:“30年前，我资助建立了第一个使用萤火虫基因的发光植物。而这些新植物可以发生更明亮、更稳定的光，这完全表达在它们的遗传密码中。”Light Bio是一家新建立的公司，计划与Planta互助将这项新技术商业化应用于鉴赏性室内植物。

然而，设计新生物特征并不只是把一些基因部门从一个有机体转移到另一个有机体那么简朴。就像手表上的齿轮一样，新添加的部件必须整合到宿主的新陈代谢内。对于大多数生物来说，发光所需要的部门并不都是已知的。直到最近，细菌生物发光才有了一个完整的部门名单。但已往使用这些部门培育发光植物的实验并不乐成，主要是因为细菌部门在更庞大的生物体中通常不能正常事情。

一年多以前，科学家们发现了蘑菇中维持生物发光的部门。这是科学家第一次完全界说一个先进多细胞生物的生物光。在本陈诉中，作者展现了蘑菇的生物发光在植物中特别有效的结论，这使得他们能够使发光植物的亮度至少提高10倍。研究使用普通相机和智能手机记载下了来自树叶、茎、根和花朵的绿色发光。此外，这种连续的发光还不会对植物造成损害。

虽然蘑菇与植物之间没有密切的遗传关系，但它发光的作用主要集中在一种有机分子上，而这种有机分子也是植物制造细胞壁所必须的分子，名为叫做咖啡酸，它会通过四种酶的代谢循环发生光。两种酶会将咖啡酸转化成发光的前体，然后第三种酶会使这种前体氧化，发生光子，最后一种酶将氧化后的分子重新转化成咖啡酸，从而开始新的循环。

在植物中，咖啡酸是木质素的组成部门，它有助于向细胞壁提供机械强度。因此，它是植物木质纤维素(地球上最富厚的可再生资源)生物量的一部门。作为植物新陈代谢的关键组成部门，咖啡酸也是许多其他基本化合物的组成部门，包罗颜色、香味、抗氧化剂等。只管它们和咖啡因听起来很相似，但咖啡因酸与咖啡因并没有关系。

通过将光的发生与这种关键分子联系起来，植物发出的光就提供了一种内在的代谢指标，它可以展现植物的生理状态及其对情况的反映。例如，当把一个成熟的香蕉皮放在四周(释放乙烯)时，这种发光就会急剧增加。植物的年轻部门往往会发出最明亮的光，花朵尤其明亮。闪烁的模式或光波通常是可见的，展现了植物内部通常处于隐藏状态的运动行为。

在这项揭晓的研究中，作者使用的是烟草植物，因为它们基因简朴，生长迅速。但蘑菇生物发光的利益广泛适用于种种植物。Planta和Arjun Khakhar及其同事的研究已经证明晰其他发光植物的可行性，包罗长春花、矮牵牛花和玫瑰。随着进一步的生长，我们甚至可以期待未来将会有更明亮的植物，未来植物还可能会泛起新的特征，好比凭据人和情况改变亮度或颜色。通过这些模拟阿凡达影戏的活光环，我们甚至可能会对植物有重新的认识。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文：https://phys.org/news/2020-04-sustainable.html