能源未來：發光樹

　　舊金山的一位企業家安東尼·埃文斯，為了節約能源最近冒出了一個奇特的想法：“如果我們用樹來充當路燈會是怎樣的呢?”

　　埃文斯和他的同事——生物學家歐姆里·阿米拉夫中力和凱爾·泰勒——想創造出一種真正能發光的植物。埃文斯的靈感來自于轉基因生物，即擁有其他物種 DNA的動植物，這種轉基因生物已經滿足了人們許多方面的需求。比如，從蘇云金桿菌中的提取的基因通常會注入到玉米和棉花中，從而使農作物達到防蟲害的目的。在一種叫“制藥法”的方法中，科學家們將人類基因注入動植物中從而使這些基因載體能產生藥物中所含的蛋白質。更有甚者，將果凍中的基因添加到注入貓和豬這樣的動物身上，因為果凍的基因是產生綠色熒光蛋白的主要原因。這樣一來，只要通過觀察它們的后代在黑暗中是否會發光，科學家們就可以判斷出一種疾病是否是從這一代傳到另一代身上的。

　　今年春天，埃文斯的團隊在Kickstarter上發布了一個視頻，視頻中解釋了他們計劃如何將生物性發光的細菌基因注入到植物的個體中，這被看做是創造發光樹邁出的第一步。為了給觀眾增加一點想象，視頻中還使用了一張潘多拉星球的圖片，這是電影《阿凡達》中的一個場景，電影中，這個場景十分明亮，且出現在22世紀中期。經過46天艱苦而成功的宣傳活動，研究團隊為這項研究募集到了將近50萬美元。關于這個項目，我與埃文斯進行了交流。

　　科學家們在上世紀80年代率先通過基因的方式設計出了史上第一棵夜間發光的植物，即攜帶螢火蟲基因的煙葉。那么從歷史上來看，你現在做這個的目的是什么呢?

　　我認為，你說的這個只是個演示性的項目。但是科學家們在根生長方面的研究已經使用到這項技術了。所以我們的目的是用來做基礎性研究。

　　從傳統上來看，他們所做的，是把基因和促進劑(基因中 的第一層，它會使細胞開始轉錄，這也是產生蛋白質的第一步)一起植入熒光素酶(一種從發光生物體身上獲取的酶)中，然后再通過人工的方式添加蟲熒光素。他們甚至已經將這些發光植物送入國際空間站了，所以這是一項頗為成熟的技術。

　　在你的發光植物項目中，你選擇的是一種會開花的物種，叫擬南芥。為什么會選擇這種植物呢?

　　我們之所以選擇它是因為它非常適合在個大專院校中進行研究。它就是植物生物學中果蠅。它被經常用來研究得原因在于，在所有開花植物中，它的基因組最短。

　　你們用什么基因來使植物發光?

　　我們使用的是費希爾氏弧菌的基因。這是一種海洋細菌。

　　你們是怎么做到的呢?你可以帶我看一看制造發光植物的過程嗎?

　　那我們先從一個軟件Genome Compiler開始吧。這個軟件可以讓我們找到基因序列并通過一個漂亮的圖形用戶接口對其進行改動，我們通過軟件查找費希爾氏弧菌的基因，然后對其進行一項被稱之為編碼和優化的工作，從根本上調整基因序列，使基因能脫離細菌在植物中繼續發揮作用。之后，我們會合成 DNA。這里有一個“打印”按鈕，通過它來“打印”DNA。然后我們把文件通過電郵發給一家公司，由他們來為我們完成最終的DNA。隨后，該公司會通過聯邦快遞將DNA郵寄回我們，接下來我們將做兩件事。

　　首先，我們將DNA嵌入一些土壤桿菌中。這種細菌非常聰明，它自己就可以完成基因的構建。這些細菌將DNA帶入植物的雌配子中。這樣，我們就可以將這些植物花朵里的種子種下，將會得到我們在電腦中設計的植物的DNA了。第二件我們要做的事情是，用一支基因槍，通過這個設備將DNA高速射入植物細胞中。它們當中的一些細胞會吸收DNA，并開始將其反映出來。

　　你們目前在加利福尼亞硅谷森尼維爾公司的生物實驗室BioCurious的工作已接近尾聲。但是這如何DIY呢?這是不是一個在車庫里瞎倒騰的人都能完成的事情呢?

　　作為Kickstarter活動的一部分，我們有一個工具包，有了它你就可以自己動手制作這么一棵植物了。這當中比較困難的部分是設計基因序列，但假如你掌握了以后，你就可以依葫蘆畫瓢了。

　　據統計，目前我們共有8,433個來自Kickstartr的支持者，項目資金有484,013美元。是不是很吃驚呀?此前我們的目標是籌集 65,000美元，所以現在能籌集到那么多錢確實很不容易。有Kickstarter，你真不知道會發生什么。我們確實有一些有趣的東西，因為每個人都想去了解它。但出乎意料的是，我們沒想到居然能吸引這么多的眼球。

　　那么，如果某一天，街道兩邊的路燈被這些晚上會發光的樹所取代，這個要實現的可能性有多大?

　　我們認為這是切實可行的，但是這肯定也是一個長期的目標。這個問題最大的挑戰在于，樹長大需要很長的時間。對樹做實驗和測試不同的促進劑將會花費大量的時間。在這一點上我們確實需要找到一項新技術來支撐。一個是更好的仿真技術，這樣我們就可以更好的在計算機上對基因序列進行仿真。另一個就是生物打印機或類似的東西，這樣我們就可以打印出一張葉子并實際測試葉子的基因序列，而不用等到整棵樹長成后再做。然后就是某種針對樹的基因診斷方法，并在原位進行調整來改變DNA。在我們真正能在大樹上開展工作前，首先要在這幾個方面取得進展。

　　通過初步計算，一棵覆蓋面積達1000平方英尺的發光樹能產生與路燈同樣的照明效果。

　　就像閃電。閃電的類型多種多樣。如果你想一想天空被照亮的過程，你會發現閃電是從整個天空劃下來，而并不是只從一點迸出，這與電燈泡只從一點發光不同。閃電會更分散，所以我們才會覺得更美。

　　你們現在的焦點在哪里呢?

　　我們正在兌現我們給Kickstarter支持者的承諾。所以我們一直在工作，建立實驗室，整理DNA并開始改變擬南芥這個植物。

　　你和你的團隊答應將給達到一定支持力度的支持者每人一棵發光植物。有什么是值得期待的呢?這發出的光有多強，能持續多久?

　　只要這棵植物還有生命，它發出的光就會持續，但光線不會特別亮。我們正計劃開發一種在夜間發光的涂料。當你身處在黑暗的空間里時，你可以看到它在談談的發光。之后，我們會研究如何將光亮放大和增強。

　　在活動視頻中你說，“發光植物是未來的一個標志”。你所說的未來是怎樣的?

　　我們所說的未來，是一個合成生物技術的未來。我們認為，這一類技術將越來越普及。會有許多人能夠運用到它。我很想看到，在未來，青少年和成年人可以在家中通過基因來制造各種玩意或者在生物實驗室里DIY自己的作品。我們成為未來的先行者，來告訴人們這一時刻正在到來，并發起針對這項技術的討論——這項技術的意義所在和帶給我們的影響。

　　這項技術正逐漸被大眾所接受。這將會是一項變革，而且我覺得是時候該關注一下了，特別是那些注意到并對此感興趣的人。同時，這里面蘊藏了大量的機會，假如有人關注這個項目并認為“我愿意嘗試一下”，那么我覺得答案就是“你可以”。只要去到當地的DIY實驗室，就可以邊動手，邊學習了。

　　除此之外，還有什么其他的轉基因生物能讓你覺得是有發展潛力的呢?

　　這方面的工作有很多的人在做，數不勝數。如果你看一看iGEM ( 國際基因工程機器)基金會的項目，你會發現有眾多不同的項目在進行中。比如其中的蜘蛛絲就很酷。還有研究新型肉類的那些人也很棒。在舊金山南海岸的生物實驗室BioCurious里，正進行著一項有關于藻類的有趣的研究。通過對藻類的研究，我們可以用它來創造能源——我想這需要做很多工作，不過前景是十分廣闊的。

　　有沒有什么項目是令你擔憂的呢?

　　目前還沒有。但我覺得，最終還是會有一些令人害怕的東西出現的。

　　針對你們將發光植物散布開來并將這些合成的植物放到野外，有人對此表示了關切。對這部分心存擔憂的人你有什么想說的呢?

　　時至今日，人們對植物基因進行改變已經進行了數十年。這20年來，人們創造出了很多的轉基因植物，我們現在所做的只是緊跟了時代步伐而已。我們認為我們所做的并不是什么特別的不同。這個項目的不同之處可能就在于，它有基金的支持，而且項目實施的地方是在DIY生物實驗室而不是專業的研究所。