发光的植物，科学家研究出了能自己发光的植物

伦敦帝国理工学院的科学家卡伦·萨尔基相发现，在一个昏暗的空间中，一个充满闪亮的牵牛花是非常吸引人的。他的目标是与更多的人分享这个奇迹，并且梦想着未来能够有一个充满发光植物的世界，就像电影《阿凡达》中展示的那样。为了实现这个梦想，萨尔基相和其他科学家对这些发光的牵牛花进行了改造。他还是一家名为LightBio的生物技术公司的联合创始人，该公司最近获得了美国农业部的批准，可以在美国销售这些发光牵牛花。光生物公司计划在2024年初开始运输这些植物，让更多的人能够欣赏到这些美丽的发光植物。

这种经过改良的植物展现出明亮的绿色，这得归功于从南美新刺参这种发光蘑菇中提取的DNA。卡伦·萨尔基相解释道，他们从热带森林中常见的一种真菌中提取了一个自然发光的系统，并将其移植到植物中。白天，牵牛花看起来是普通的棕色，但在晚上，它会散发出奇异的绿光。生物发光现象包括大约1500个物种，其中包括细菌、鱼类、水母、蠕虫、两栖动物、节肢动物和蘑菇。当氧气与一种名为荧光素的物质相互作用时，自然光就会产生，而这种物质则需要一种名为荧光素酶的酶来产生光能。除了细菌之外，这个过程在大多数生物体中仍然是一个谜。

2018年，萨尔基相与一个国际科学家小组合作，精确地找出了导致南比蘑菇发光的酶。两年后，他们详细介绍了如何将这些酶基因导入烟草植物中。选择烟草植物是因为它们容易繁殖和快速生长。因此，经过改良的植物在它们的叶子、茎、根和花上发出绿光。1986年，萨尔基相与化学家基思·伍德共同创立了LightBio。基思·伍德参与了利用萤火虫基因创造第一种转基因发光植物的工作。该研究小组位于加州大学圣地亚哥分校，并在《科学》杂志上发表了他们的突破性发现。伍德回忆说，尽管发出的光很微弱，但在当时，这是一项真正的创新成就。

然而，植物本身并不会自然发光。相反，它们需要一种特殊的化学应用才能触发生物发光，这种应用是从萤火虫身上获得的荧光素。几年后，麻省理工学院的科学家们通过将萤火虫酶包裹在纳米颗粒中，作为传递系统，成功地实现了类似的效果。这些颗粒悬浮在溶液中，然后植物浸泡在这种溶液中。这个过程使得植物能够短暂地发出光。伍德提到，尽管这是一项创新，但这个概念还没有在商业上得到广泛应用。原因是人们希望植物能够自然地发出明亮的光，而不需要进行任何非常规的处理或特殊的要求。

2010年，石溪大学的科学家帕雷什·黄樟和拉瑞·马特·雷诺兹利用海洋生物发光细菌的基因培育出一种可以自然发光的植物。然而，这种植物所发出的光相当暗淡。基于这一发现，企业家安东尼·埃文斯在2013年发起了一个Kickstarter活动，旨在利用不同的细菌菌株创造出"无需电力的发光植物"。捐赠者将获得承诺可以种植自己的发光植物。该活动在Kickstarter平台上筹集了近50万美元，同时引发了人们对转基因植物可能广泛释放并成为入侵害虫的潜在担忧。

经过多次尝试，安东尼·埃文斯的公司，Taxa生物技术公司未能实现他们的承诺。事实证明，让植物独立发光比最初预期的要困难得多。改造植物以具备新特性并不像简单地添加新的遗传成分那样容易，这些成分需要与宿主有机体无缝结合。不幸的是，萤火虫和细菌的基因在植物体内并没有有效的作用。萨尔基相和伍德相信他们已经克服了这个障碍，他们声称他们发现的真菌的生物发光路径可以与植物自身的代谢系统协调产生光。这个过程涉及一种叫做咖啡酸的分子，该分子在植物中广泛存在，用于细胞壁的形成。同样的分子也存在于真菌中，并通过四种特定的酶将其转化为荧光素。光生物公司的工程植物包含负责产生这些酶的基因。

他们发现这些植物比其他任何植物都更亮。这些牵牛花在整个生命周期中持续发光，花朵散发着异常的光芒。伍德说:“光线几乎揭示了这些植物内在的本质。”尽管全球已经有超过12种转基因食品存在，但只有很少一部分转基因装饰性植物进入市场，比如蓝玫瑰和各种不同深浅紫色的康乃馨。在美国，政府评估机构负责审查引入新转基因植物或农作物的申请。就LightBio的矮牵牛花而言，美国农业部得出结论认为，与普通种植的矮牵牛花相比，它不太可能对农业产生害虫或疾病问题。此外，该植物在实验室环境之外的种植和繁殖被认为是安全的。

北卡罗来纳州立大学基因工程与社会中心的联合主任詹妮弗·库兹马表达了她的担忧，认为该机构没有对这些植物可能带来的潜在环境和生态风险进行充分的评估。尽管生物发光是一种自然现象，但发光植物可能会影响昆虫和动物的行为，因为它们不习惯这种发光现象。

LightBio在向美国农业部提交的申请中，回应了人们对潜在环境风险的担忧。他们强调，牵牛花通常生长在家庭、企业或植物园中，而这些空间使用的人工照明远远超过这些发光的牵牛花在夜间产生的光线。伍德提到，LightBio正在为增加商业生产做准备，对此感兴趣的客户已经可以签约预订工厂。超过10,000人已经在等待名单上，该公司计划在明年春天首次在线发布，然后扩展到托儿所和园艺中心。伍德和萨尔基的目标是创造更多种类的装饰植物，并努力提高它们的亮度。

斯坦福大学生物工程学副教授德鲁·恩迪对LightBio重新引入生物发光植物的概念非常热衷，并研究了该公司的一些初始模型。他指出，从10年前Kickstarter未成功的活动中捐助者的数量可以明显看出，公众对此非常感兴趣。他认为人们渴望创新和非凡的事物，并希望参与到更大的事业中去。尽管一些怀疑者可能会质疑室内发光植物的目的，恩迪设想了一些实际的应用，例如将这些植物作为替代性的人工照明，以减少对苛刻的照明系统的依赖。然而，恩迪认为，这些植物的纯粹酷炫性质是更具说服力的原因之一。

如果LightBio成功推出他们的产品，恩迪预测这种生物技术类型将引起更广泛的社会讨论。他提出了一些潜在情景的问题:你的邻居在花园里种植发光的牵牛花，或者年幼的孩子在照料他们的发光牵牛花——这会是怎样的情景呢。

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