我最闪亮

马迪

从探究生物发光机理，到应用到前所未有的领域，科学的脚步在一步步前进，生命的秘密也在一点点被点亮，帮助我们把这个世界看得更加清楚。

所有能发光的东西都会天然地吸引人类的注意，尤其是会发光的活物，比如我们熟知的萤火虫。无数的科幻文艺作品，比如电影《阿凡达》，都展示过各种动植物闪闪发光的绚丽奇景。这让人不禁想问：它们为什么会发光？未来它们能够照亮黑夜吗？如果路边种的都是会发光的树，一束发光的花照亮着女孩的脸，这场景该多美妙啊！

迷人的发光生物

在自然界中，有很多生物具有令人惊叹的发光特性。事实上，所有的细胞都能向外辐射电磁波，因此从广义上来说，细胞都会发“光”，只是大多数都是人眼不可见或无法察觉的，在此就不做讨论了。

地球上有超过700个属的生物包含发光的种类，几乎遍布地球的各个区域，从极地到热带，从海面到海底。尤其在深海中，将近90%的生物都有发光的能力。非海洋生物的发光现象分布较窄，主要集中在以萤火虫为代表的昆虫和一些细菌、真菌中。

破解这个秘密的转折点出现在1887年。法国生物学家拉斐尔·杜布瓦通过一种甲虫发现，生物发光反应需要两种化学物质：一种被称为荧光素（它像电池一样，是会消耗掉的），另一种被称为荧光素酶，这两种化学物质与氧气一起经过化学反应后产生了荧光。

在后来的研究中，科学家们从水母中提取出水母素（荧光酶的一种）的同时，无意中分离出一种“绿色蛋白”，它在阳光下呈现绿色、钨丝下呈现黄色、紫外光下发射强烈绿色。这便是大名鼎鼎的绿色荧光蛋白。这个在地球上沉睡了一亿六千万年的神奇蛋白质如今被广泛用于生物学研究中，因为它们能发光，且不会伤害其他细胞，常被用来做荧光标记，以观察蛋白质在细胞中的位置和运动轨迹。2008年，绿色荧光蛋白研究者获得了诺贝尔奖，被评价为“照亮了生物学研究的未来”。

人造的发光植物

自然界中的生物发光现象几乎都存在于动物、真菌中，研究发光植物，可以先借鉴一下它们的先进经验。

早在20世纪80年代，科学家就尝试将萤火虫的萤光素酶导入到植物细胞中。他们发现通过培养基或者浇灌等方式向植物添加荧光素和三磷酸腺苷时，确实会让它们发出萤火虫般的光芒。但这种光非常微弱，且提取荧光素非常昂贵，这种方法显然并不理想。

从萤火虫和水母身上得到的经验并不能完全适用于植物，科学家又向發光真菌“取经”，终于在2020年取得了重要突破。来自美国和俄罗斯的科学家发现，发光真菌拥有4种关键的酶，能将咖啡酸转化为中间产物牛奶树碱，再进一步转化为荧光素，最后在萤光素酶的催化作用下氧化并释放出光。由于咖啡酸是植物体内非常常见的物质，那么思路很简单了—只要将这些酶转移到植物中即可。

2023年5月，浙江大学农业与生物技术学院的都浩团队成功创制了发光显著增强的自发光植物，比之前的发光亮度提高了五倍以上，多株植物一起发出的光芒可照亮黑暗的环境，足以让人清晰地看见附近较大的字体。哪怕是离体的叶片，也同样能持续发光三天之久。

从实际应用角度来看，将植物作为照明具有一定的可行性和优势—植物通过光合作用吸收光、转化为生物能，而发光则可以将这种生物能在此转化为光能。这意味着植物可以作为一种更高效的可持续能源，成为无需电源的终极节能照明设备。目前，包括浙江大学在内，世界上有多个团队都在以此为目标，对常见的行道树进行遗传转化，希望有一天能创造出发光树。

古人“囊萤照书”，用发光生物作为最原始的照明工具；今人发扬光大，开发新的发光物种。从探究生物发光机理，到应用到前所未有的领域，科学的脚步在一步步前进，生命的秘密也在一点点被点亮，帮助我们把这个世界看得更加清楚。