发光的“魔树”

唐丽霞

你见过发光树吗?很多人会想到世界上发光的生物见过不少，可发光的树可没有听过，更没有见过。

在非洲生长着一种会发光的奇树，又名照明树、魔树。在白天看上去与一般普通的树没有什么两样，可是到了夜晚，从树干到树枝都发出明亮的荧光，把树的周围照得雪亮，远远望去犹如“火树银花”，非常好看。夜晚，当地居民可以在树下看书读报，甚至能做精细的针线活。

1983年。湖南省南县仁寿村砍伐了一棵杨树，剥皮后树干和树枝光芒四射，甚至连锯子锯下的木屑也亮光闪闪。有趣的是，随着树内水分的蒸发，亮度渐渐减弱；而当树因淋雨而受湿后，亮度又有所增强。那么，这棵杨树为什么会发光呢?至今还是个谜。

发光的植物不多，发光的动物却很常见。那么。植物发光与动物发光的原理是否相同呢?

在生物世界里说到发光，人们首先会想到萤火虫，但除了这种昆虫外还有许多生物也能发光。如一些生活在深海里的鱼类。夜晚常在近海作业的渔民甚至有些住在海边的人经常能看到海面上有光带，这是一些藻类发出的，当它们受到惊扰时或者是在大量繁殖时，似乎海洋都开始燃烧了起来。晚上在海滩上戏耍的孩子们能从海滩上找到沙蚕，这也是一种能发光的动物。除此之外，能发光的动物还有水母、珊瑚、某些贝类和蠕虫等。

这些动物为什么能发光呢?

以萤火虫为例，1885年，杜堡伊斯(Dubois)在实验室里提取到了萤火虫的荧光素和荧光素酶，后来，科学家们又得到了荧光素酶的基因。经过科学家们的研究，萤火虫的发光原理被完全弄清楚了。我们知道，化学发光的物质有两种能态，即基态和激发态，前者能级低，后者能级很高。一般地说，在激发态时的分子有很高并且不稳定的能量，它们很容易释放能量重新回到基态，当能量以光子形式释放时，我们就看到了生物发光。如果我们企图使一个物体发光，我们只需要给它足够的能量使它从基态变成激发态就行了；但生物要发光则需要体内的酶来参与，酶是一种催化剂，并且是高效率的，它可以促使发生化学反应，从而给发光物质提供能量且能保证消耗的能量尽量少而发光强度尽可能高。在萤火虫体内，ATP(三磷酸腺苷)水解产生能量提供给荧光素而发生氧化反应，每分解一个ATP氧化一个荧光素就会有一个光子产生。从而发出光来。

目前已知，绝大多数的生物发光机制都是这种模式。但在发光的腔肠动物那里，荧光素则换成了光蛋白，如常见发光水母的绿荧光蛋白，这些个荧光蛋白与钙或铁离子结合发生反应从而发出光来。

这些生物又为什么要发光呢?发光对它们来说有什么意义呢?

动物行为学家研究表明，发光是一种生物行为，具体地说就是一种生物通讯，是为了传递某种信息。对萤火虫而言，发光是萤火虫的求偶行为，雌性萤火虫发出微弱的光蛰伏在草丛中，雄虫发现后会用一种兴奋的明亮的闪光来示好，等待着雌虫发光的变化以确定自己有多大成功的把握。对较深海处栖息的某些发光的鱼来说。发光起到了警告作用。众所周知，很多种动物会有自己食物来源的一个区域，这种秩序建立在同种生物自然默契的基础上，为了不使矛盾激化，动物们通常会自有一套警告的方法，让别的动物知道：这是我的领地，你不要涉入。

在深海有一种鱼叫(鱼安)(鱼康)鱼，它的头顶有一个发光器，这是用来迷惑一些从它身旁经过的小动物的，如果某个动物有太强的好奇心的话，那么这种抵制不了诱惑的恶习极有可能让它成为(鱼安)(鱼康)的口中之物。这种发光属于取食行为中的一种。有趣的是，这种(鱼安)(鱼康)自己并不能发光，但在它的头顶的那个突出物却能给一种发光的细菌提供生存环境，细菌得到了一个稳定的生活来源，而(鱼安)(鱼康)则利用它们发出的光来吸引小动物。

那么，“魔树”发光的奥秘究竟在哪里呢?科学家经过研究发现，在发光树的树皮里含有大量的磷，当磷与氧接触时便会发出亮光。然而，树中这么多的磷是从哪里来的呢?这还有待于科学家们进一步地去研究和探索。

虽然“魔树”发光的机理还没有完全探究清楚，但科学家们已经能创造出发光的“魔树”——转基因烟草和棉花了。转基因烟草和棉花是利用生物工程中基因工程的原理给普通烟草和棉花转入了萤火虫的荧光素酶基因，使普通烟草和棉花变成了能发光的转基因烟草和棉花。

基因工程是20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的一门科学。它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫DNA重组技术，现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科。基因工程的基本步骤包括了目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。它的实现离不开三个基本工具：①限制性核酸内切酶——“分子手术刀”；②DNA连接酶——“分子缝合针”；③基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。

设想一下：如果我们把这种技术用于各种行道树，让行道树们夜晚也“兼职”做路灯照明，到那时，每当夜幕降临，公路两旁的行道树荧光闪闪，树树相连，公路将变成美丽的荧光世界。

也许不久的将来，你可以用各种各样的发光植物来装点你的庭院和家居，那是多么漂亮、有趣!