發(fā)光的“魔樹”

唐麗霞

你見過發(fā)光樹嗎?很多人會想到世界上發(fā)光的生物見過不少，可發(fā)光的樹可沒有聽過，更沒有見過。

在非洲生長著一種會發(fā)光的奇樹，又名照明樹、魔樹。在白天看上去與一般普通的樹沒有什么兩樣，可是到了夜晚，從樹干到樹枝都發(fā)出明亮的熒光，把樹的周圍照得雪亮，遠遠望去猶如“火樹銀花”，非常好看。夜晚，當?shù)鼐用窨梢栽跇湎驴磿x報，甚至能做精細的針線活。

1983年。湖南省南縣仁壽村砍伐了一棵楊樹，剝皮后樹干和樹枝光芒四射，甚至連鋸子鋸下的木屑也亮光閃閃。有趣的是，隨著樹內水分的蒸發(fā)，亮度漸漸減弱；而當樹因淋雨而受濕后，亮度又有所增強。那么，這棵楊樹為什么會發(fā)光呢?至今還是個謎。

發(fā)光的植物不多，發(fā)光的動物卻很常見。那么。植物發(fā)光與動物發(fā)光的原理是否相同呢?

在生物世界里說到發(fā)光，人們首先會想到螢火蟲，但除了這種昆蟲外還有許多生物也能發(fā)光。如一些生活在深海里的魚類。夜晚常在近海作業(yè)的漁民甚至有些住在海邊的人經常能看到海面上有光帶，這是一些藻類發(fā)出的，當它們受到驚擾時或者是在大量繁殖時，似乎海洋都開始燃燒了起來。晚上在海灘上戲耍的孩子們能從海灘上找到沙蠶，這也是一種能發(fā)光的動物。除此之外，能發(fā)光的動物還有水母、珊瑚、某些貝類和蠕蟲等。

這些動物為什么能發(fā)光呢?

以螢火蟲為例，1885年，杜堡伊斯(Dubois)在實驗室里提取到了螢火蟲的熒光素和熒光素酶，后來，科學家們又得到了熒光素酶的基因。經過科學家們的研究，螢火蟲的發(fā)光原理被完全弄清楚了。我們知道，化學發(fā)光的物質有兩種能態(tài)，即基態(tài)和激發(fā)態(tài)，前者能級低，后者能級很高。一般地說，在激發(fā)態(tài)時的分子有很高并且不穩(wěn)定的能量，它們很容易釋放能量重新回到基態(tài)，當能量以光子形式釋放時，我們就看到了生物發(fā)光。如果我們企圖使一個物體發(fā)光，我們只需要給它足夠的能量使它從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)就行了；但生物要發(fā)光則需要體內的酶來參與，酶是一種催化劑，并且是高效率的，它可以促使發(fā)生化學反應，從而給發(fā)光物質提供能量且能保證消耗的能量盡量少而發(fā)光強度盡可能高。在螢火蟲體內，ATP(三磷酸腺苷)水解產生能量提供給熒光素而發(fā)生氧化反應，每分解一個ATP氧化一個熒光素就會有一個光子產生。從而發(fā)出光來。

目前已知，絕大多數(shù)的生物發(fā)光機制都是這種模式。但在發(fā)光的腔腸動物那里，熒光素則換成了光蛋白，如常見發(fā)光水母的綠熒光蛋白，這些個熒光蛋白與鈣或鐵離子結合發(fā)生反應從而發(fā)出光來。

這些生物又為什么要發(fā)光呢?發(fā)光對它們來說有什么意義呢?

動物行為學家研究表明，發(fā)光是一種生物行為，具體地說就是一種生物通訊，是為了傳遞某種信息。對螢火蟲而言，發(fā)光是螢火蟲的求偶行為，雌性螢火蟲發(fā)出微弱的光蟄伏在草叢中，雄蟲發(fā)現(xiàn)后會用一種興奮的明亮的閃光來示好，等待著雌蟲發(fā)光的變化以確定自己有多大成功的把握。對較深海處棲息的某些發(fā)光的魚來說。發(fā)光起到了警告作用。眾所周知，很多種動物會有自己食物來源的一個區(qū)域，這種秩序建立在同種生物自然默契的基礎上，為了不使矛盾激化，動物們通常會自有一套警告的方法，讓別的動物知道：這是我的領地，你不要涉入。

在深海有一種魚叫(魚安)(魚康)魚，它的頭頂有一個發(fā)光器，這是用來迷惑一些從它身旁經過的小動物的，如果某個動物有太強的好奇心的話，那么這種抵制不了誘惑的惡習極有可能讓它成為(魚安)(魚康)的口中之物。這種發(fā)光屬于取食行為中的一種。有趣的是，這種(魚安)(魚康)自己并不能發(fā)光，但在它的頭頂?shù)哪莻€突出物卻能給一種發(fā)光的細菌提供生存環(huán)境，細菌得到了一個穩(wěn)定的生活來源，而(魚安)(魚康)則利用它們發(fā)出的光來吸引小動物。

那么，“魔樹”發(fā)光的奧秘究竟在哪里呢?科學家經過研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)光樹的樹皮里含有大量的磷，當磷與氧接觸時便會發(fā)出亮光。然而，樹中這么多的磷是從哪里來的呢?這還有待于科學家們進一步地去研究和探索。

雖然“魔樹”發(fā)光的機理還沒有完全探究清楚，但科學家們已經能創(chuàng)造出發(fā)光的“魔樹”——轉基因煙草和棉花了。轉基因煙草和棉花是利用生物工程中基因工程的原理給普通煙草和棉花轉入了螢火蟲的熒光素酶基因，使普通煙草和棉花變成了能發(fā)光的轉基因煙草和棉花。

基因工程是20世紀70年代以來新興的生物科學與工程技術相結合的一門科學。它是按照人類的意愿，將某種基因有計劃地轉移到另一種生物中去的新技術。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫DNA重組技術，現(xiàn)已成為生命科學中發(fā)展最快、最前沿的學科?；蚬こ痰幕静襟E包括了目的基因的獲取、基因表達運載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因表達的檢測與鑒定幾個步驟。它的實現(xiàn)離不開三個基本工具：①限制性核酸內切酶——“分子手術刀”；②DNA連接酶——“分子縫合針”；③基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”。

設想一下：如果我們把這種技術用于各種行道樹，讓行道樹們夜晚也“兼職”做路燈照明，到那時，每當夜幕降臨，公路兩旁的行道樹熒光閃閃，樹樹相連，公路將變成美麗的熒光世界。

也許不久的將來，你可以用各種各樣的發(fā)光植物來裝點你的庭院和家居，那是多么漂亮、有趣!