电影《阿凡达》勾起了一个茂密的生物发光丛林的想象世界。如今，通过设计遗传学的进步，人们对可持续发光的树叶的普遍迷恋正在得到实现。本周在《自然生物技术》杂志上，科学家们宣布了创造出能够产生可见光的植物的可行性。
科学家们发现，在一些蘑菇中发现的生物发光在新陈代谢上与植物中常见的自然过程相似。通过插入从蘑菇中获得的DNA，科学家们能够创造出比以前发光得多的植物。
这种生物光可以被科学家用来观察植物的内部活动。与其他常用的生物发光形式（如萤火虫）相比，独特的化学试剂对蘑菇生物发光的维持是不必要的。包含蘑菇DNA的植物从幼苗到成熟，在整个生命周期中都会持续发光。
这一新发现还可用于实用和美学目的，尤其是用于创造发光的花朵和其他观赏植物。尽管用发光的树木代替路灯可能会被证明是不可思议的，但这些植物产生了一种愉快的绿色光环，这种光环是从它们的生命能量中散发出来的。
根据文章作者的说法，这些植物每分钟可以产生超过十亿个光子。30年前，科研人员利用萤火虫的基因帮助创建了第一个发光植物。而这些新植物可以产生更明亮和更稳定的光，这完全体现在它们的遗传密码中。
然而，设计新的生物特征比仅仅将基因部分从一个有机体转移到另一个有机体要复杂得多。新添加的部件必须在主体中进行代谢整合。对大多数生物来说，生物发光所需的部分并不都是已知的。直到最近，发现了一个完整的部件适用于细菌生物发光。但过去试图从这些部位创造出发光植物的尝试并不顺利，主要是因为细菌的部分在更复杂的有机体中通常不能正常工作。
一年多前，科学家们发现了蘑菇中维持生物发光的部分。第一次，先进的多细胞生物的生命之光被完全定义。在本报告中，作者揭示了蘑菇生物发光在植物中特别有效。这使得它们能够使发光的植物至少亮10倍。使用普通相机和智能手机，记录了来自叶、茎、根和花的绿色照明。此外，在不损害植物健康的情况下，实现了持续的光生产。
尽管蘑菇与植物没有密切的联系，但它们的发光中心是一种有机分子，而这种分子也是植物制造细胞壁所必需的。这种叫做咖啡酸的分子通过四种酶的代谢循环产生光。两种酶将咖啡酸转化为发光前体，然后被第三种酶氧化产生光子。最后一种酶将氧化分子转化回咖啡酸，重新开始循环。
在植物中，咖啡酸是木质素的组成部分，它有助于为细胞壁提供机械强度。因此，它是植物木质纤维素生物量的一部分，是地球上最丰富的可再生资源。咖啡酸是植物代谢的重要组成部分，也是许多其他必需化合物的组成部分，如颜色、香味、抗氧化剂等。尽管名字听起来很相似，但咖啡酸与咖啡因无关。
通过将光的产生与这个关键分子联系起来，植物发出的光提供了一个内部代谢指标。它可以揭示植物的生理状态及其对环境的反应。例如，当一个成熟的香蕉皮放在附近（会释放乙烯）时，光晕会急剧增加。植物的年轻部分往往发光最明亮，比如花特别明亮。闪烁的模式或光波通常是可见的，这揭示了植物体内通常隐藏的活跃行为。
在这项发表的研究中，作者依靠于烟草植物，因为它们的基因简单，生长迅速。但蘑菇生物发光的好处广泛地适用于植物。研究团队已经证明了其他发光植物的可行性，包括长春花、矮牵牛和玫瑰。可以期待下一步更明亮植物的产生，可能会有新的功能，例如根据人和环境改变亮度或颜色。透过这鲜活的光环，我们甚至可能创造一个像阿凡达那样色彩斑斓的发光植物世界。
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