未來，誰為你的長夜照明(組圖)

1科學家把螢火蟲身上的熒光素酶移植到擬南芥里。

1安東尼·埃文斯（左）和凱爾·泰勒在展示被移植了水母基因的大腸桿菌。（資料圖片）

1發光羊移植的發光蛋白來自水母。

　　發光羊移植的發光蛋白來自水母。　　發光羊、發光魚橫空出世，合成生物學技術發展迅速　　未來，夜間的照明有可能會在用電消耗上大大節約，因為我們可以將照明的任務交給由合成生物學家們精心設計出來的能發光的植物。最近，美國科學家將螢火蟲身上的熒光素酶移植到一種叫擬南芥的植物上，培育出了能發光的擬南芥種子。不僅如此，會發光的動物如發光魚、發光羊也陸續被科學家培育成功。　　對此，中國科學院院士、合成生物學研究專家趙國屏教授在接受本報採訪時表示，讓生物發光已不是難事，困難之處在於這背後的基因線路設計，即如何讓這些生物按設計者的意願，在該發光的時候發光，不該發光的時候「休息」，積累能量。　　把發光基因移植到生物體內是福是禍？合成生物學技術將怎樣改變人類的未來生活？　　文：記者 李文　　實習生 顏彬栩嘉　　圖：Gettyimages　　送情人發光的玫瑰不是夢　　最近，在美國舊金山，合成生物學博士奧姆瑞·艾米諾·卓瑞、植物學博士凱爾·泰勒以及科技企業家安東尼·埃文斯正在大張旗鼓共同研究開發「發光植物」項目。在其網站上，他們稱想為大家提供更天然、節能的照明方式，終有一天讓大家跟電燈泡說再見。他們用合成生物技術將螢火蟲身上的一種熒光素酶基因移植到植物身上，經過改良的基因設計和表達控制，目前已可以讓一種叫擬南芥的植物發出相比先前其他類似科研成果更明亮的熒光。在未來，他們希望能開發出可持續發光的植物用作路燈照明，並將該技術應用到諸如花卉園藝等領域。　　目前，這個團隊已經將能發光的擬南芥的種子培育了出來。接下來，科學家有可能將這種DNA移植到其他植物身上。科學家信心滿滿，下一步想讓玫瑰也能發光，從而使這種技術更有商業價值。　　這些年輕的科學家很有商業頭腦，他們一邊研究，一邊藉助網路平台廣泛尋求來自網友的科研基金贊助支持。他們將自己的成果迅速包裝成很酷的時尚產品，用這些產品換取來自全世界網友的贊助。比如贊助25美元，就可以擁有一件印著實驗成功的擬南芥照片的T恤。實驗室培育出來的會發光的擬南芥種子大概要價40美元。如果你想從實驗階段開始玩，那就得多掏100美元，幾位博士會將自己是怎麼做的寫進攻略。你還別說，他們確實獲得了全球6000多人次數額不等的捐贈。他們用最終募集來的6.5萬美元完成了對擬南芥的實驗。目前，他們的研究和經費募集正朝著更為複雜的目標玫瑰進發。結果如何，現在還無從定論。　　基因奇蹟：能在黑暗中發光的羊　　讓植物發光的基因移植技術並不算特別新奇。我國台灣的科學家已經成功把叫做「生物LED」的發光金色納米粒植入到一種水生植物中，讓水生植物發出光來。美國紐約大學的研究者也有類似的發光植物研發出來。不過，奧姆瑞·艾米諾·卓瑞和凱爾·泰勒在接受媒體採訪時則稱，在之前研究的基礎上，他們的設計更加完善，能用更好的基因排序讓它們更明亮。　　對此，趙國屏教授笑道：「首先，這種技術並不難。值得肯定的是，讓植物發光來照明，這個創想很好玩。相比其他植物，擬南芥已經是生物學家們了解得比較清楚的植物，人工控制起來也相對簡單。來自螢火蟲的熒光素蛋白是一種發光蛋白，讓它發光需要消耗能量，將它移植到植物身上，植物自身的光合作用能夠產生讓熒光素蛋白亮起來的能量。」研究者也介紹，擬南芥的光合作用給外來的熒光素蛋白以「動力燃料」，但並不會讓植物像開著的燈泡一樣發熱。　　無獨有偶，最近，媒體也在廣泛報道烏拉圭的科學家創造出會發光的羊的新聞。烏拉圭的科學家們指出，也許未來我們能獲得熒光閃閃的羊毛紡織品。趙國屏指出，跟發光的擬南芥不同，發光羊移植的發光蛋白來自水母。來自水母的發光蛋白需要太陽光或者紫外線的照射才能發亮。而來自螢火蟲的熒光素蛋白並不需要太陽，可以在夜裡發光，相比之下，就更容易將移植了熒光素酶的植物向著路燈的應用方向引領。「相比一些基礎性的科學探索，大眾更喜歡問科研成果有什麼用，但也許好玩本身就有意義。發光的羊毛也許在未來的舞台上，在聚光燈下，能給明星們的華服增添美輪美奐的效果。讓我們魚缸里的寵物魚會發光，也許會讓喜歡養魚的玩家更開心。」趙國屏笑道。　　下一步：為發光生物裝一個控制開關　　趙教授指出，讓原本不會發光的生物發光並不難，難在讓生物按照研究者的意願，在應該發光的時候發光。如果在這方面有所建樹，才是真正有「含金量」的合成生物學技術新進展。　　「理論上，人也可以發光。但你會不會同意讓你或者你的孩子變得閃閃發光呢？除卻技術層面的問題，這背後還有倫理的問題。如果美國的這幾位博士能將基因線路設計到植物發不發光有一個可控制的開關，例如可以在白天的時候不發光，夜晚來臨後，天越黑亮度越高，這就比較難了，但這樣也才真正有了應用的意義。用不同的基因元件，設計出基因線路，讓基因元件在植物中能按照我們的意願表達，在外界有光的時候不表達，在"休息"，通過光合作用積累能量，而在外界黑暗的時候就表達出來，熠熠生輝，這才是"含金量"高、有實用意義的合成生物學研究。」　　因為植物自身的遺傳學差異以及人們對不同植物進行遺傳操作技術水平的差異，想要讓玫瑰發光，要比擬南芥困難得多。「上海街道上比較多法國梧桐樹，想讓它們有一天代替傳統的路燈，來為行人照明，恐怕會是更困難的事，但也不是不可能。」趙教授說。　　隱憂：　　新技術會否　　造成基因污染？　　來自世界各地的網友們對於美國科學家的新技術，一個比較大的擔憂是安全問題。「這個東西會不會污染我們家花園裡的其他植物，讓它們也發起光來？」「如果我不小心把它們養死了怎麼辦？簡單埋掉就可以降解嗎？」　　幾位科學家請來哈佛大學生物安全方面的教授來為大家做出解釋。他們承認：「昆蟲、鳥類造成的花粉傳播，確實會造成與其他近親植物相互傳染的風險。」但他們表示，在科研過程中，這些問題都被小心考慮了，「之所以會選擇擬南芥，是因為它是自己給自己授粉的植物，也不是美國的本土植物，在美國的荒野植物世界裡也沒有"親戚"。」　　對此，趙國屏教授認為，事實上還有很多解決方式，譬如自然界有不少植物，就是通過無性過程來繁殖的，可以讓這些植物來發光。也可以讓發光的植物根本就不開花，也能徹底避免花粉傳播這個問題。　　也許是因為好萊塢科幻大片的渲染，對於基因合成生物，公眾有諸如變異之類的恐怖想像。對此，幾位科學家的解釋是，目前設計出來的擬南芥基本上把所有多餘的能量都用來發光了，在進化能力方面比其他普通植物要弱許多。趙國屏教授說：「在合成生物學研究中，每一個進步都異常艱難，想要達到科幻片里的誇張恐怖程度，恐怕不太可能。另外，有責任感的科學家多數是好人，如果真有什麼危害，首當其衝受害的就是科學家自己。安全問題是要從專業角度被嚴格控制的。」　　鏈接：　　正在改變世界的　　合成生物學　　合成生物學目前對於公眾來說仍是一個較陌生的概念。美國波士頓大學生物工程學教授詹姆斯·柯林斯曾在《自然》雜誌上發表過一篇科普文章，向普通讀者解釋合成生物學目前是在做什麼工作。他用形象的搭積木，來解釋這一研究領域在發生的革新變化。他指出，利用生物學和工程學手段，科學家正在改變著世界。科學家們正試圖將細胞看成是一套積木，他們在使用基因「積木」和蛋白質「積木」創造各種新的細胞及其新的功能，比如能夠清理原油泄漏污染的細菌、能夠生產新型材料的細胞等。用新奇有趣的方法對生命重新進行組合。　　合成生物學也被寄望可降低製藥產業的成本，比如治療癌症和傳染病的藥物，典型的例子是能抗瘧疾的青蒿素，過去生產多少主要依賴草藥青蒿的產量。目前，已經能在實驗室用真核單細胞生物體生產前體青蒿酸，使得藥物成本大大降低。此外，人們還能利用合成生物學發現新的藥物。如果科學家想尋找一種針對某種致病基因的藥物，可以通過合成生物學平台技術進行快速、大批量的篩選。平台上的工程細菌如果對藥物有反應，相關的報告基因（多數使用的是發光蛋白）會被開啟，從而將細胞「點亮」，告訴科學家們，藥物正在按照他們的目的在發揮作用。科學家發現和開發藥物的步伐又向前走了一步。來源廣州日報)
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