植物改變生活

郗旺

夢(mèng)已成真

植物最早的用途，是為人類提供賴以生存的口糧。在過(guò)去，人們對(duì)植物的最大期盼就是有一個(gè)好收成。在不斷努力下，這些期盼已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

高產(chǎn)，再高產(chǎn)！

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，水稻的產(chǎn)量低得可憐，即使是在被譽(yù)為“魚米之鄉(xiāng)”的江南地區(qū)，水稻在年景好的時(shí)候畝產(chǎn)也就約3石，即200多千克。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以使用化肥和培育矮稈水稻為標(biāo)志的兩次綠色革命，在不到60年的時(shí)間里，將水稻產(chǎn)量提高到600千克以上，而雜交水稻的出現(xiàn)，更是將畝產(chǎn)推上了近1000千克的大關(guān)。可以說(shuō)，化工和育種技術(shù)的進(jìn)步，讓我國(guó)人民徹底擺脫了糧食缺乏的陰影，造就了用占世界7%的耕地養(yǎng)活占世界22%人口的農(nóng)業(yè)奇跡。

抗蟲不用藥

作物產(chǎn)量的提高，不僅讓人高興，也吸引了一些蠢蠢欲動(dòng)的覬覦者。害蟲的破壞是糧食減產(chǎn)的重要因素之一，如何防治害蟲成為農(nóng)業(yè)上一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直用農(nóng)藥和害蟲做斗爭(zhēng)，但農(nóng)藥的使用帶來(lái)了其他問(wèn)題，例如環(huán)境污染和農(nóng)藥在食品中的殘留。那么，能不能讓植物本身就能抵抗害蟲的侵害，不用再噴灑農(nóng)藥呢？有了現(xiàn)代生物技術(shù)的幫助，人們的這一夢(mèng)想已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)。科學(xué)家將一段抗蟲基因?qū)胱魑矬w內(nèi)，作物產(chǎn)生一種特別針對(duì)害蟲的蛋白質(zhì)。害蟲吃了這些作物，就丟盔棄甲、不戰(zhàn)而逃了。目前，全世界已經(jīng)大面積地種植抗蟲大豆、玉米、油菜等。根據(jù)研究，這些抗蟲作物能將害蟲造成的危害降低80%以上。

玉米也能變成糖？

除了讓作物長(zhǎng)得多長(zhǎng)得好之外，人們還想讓食物更加多樣和美味。就拿人人都喜歡的甜味來(lái)說(shuō)，20世紀(jì)中期以前，甜味的主要來(lái)源是蔗糖。蔗糖由熱帶的甘蔗或溫帶的甜菜提取而來(lái)。受到種植面積的限制，蔗糖的價(jià)格比較貴，有什么辦法能得到更加便宜的糖類呢？

科學(xué)家把眼光投向了世界種植面積最大的糧食作物——玉米身上。科學(xué)家們用酶分解玉米中的淀粉，得到了葡萄糖和果糖。由于玉米產(chǎn)量大，這種“高果糖漿”比蔗糖便宜不少，再加上果糖比蔗糖更甜，因此被廣泛應(yīng)用在食品領(lǐng)域。

尚在努力

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家們開始研究越來(lái)越多具有新功能的植物，讓它們更好地為人類服務(wù)。這些夢(mèng)想，已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。

植物變能源

煤炭和石油，是遠(yuǎn)古時(shí)代樹木和浮游生物被埋藏地下，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的地質(zhì)變遷而來(lái)的。植物要變成能夠使用的能源，需要太久的時(shí)間。今天，科學(xué)家們?cè)噲D讓植物能快速轉(zhuǎn)化為能源，而一些可喜的進(jìn)展，已經(jīng)讓我們看到了“生物能源”的曙光。例如，科學(xué)家通過(guò)改造植物光合作用和糖類合成的生理過(guò)程，讓植物更有效地進(jìn)行光合作用，更快地累積糖、纖維素等成分。不過(guò)，纖維素構(gòu)成的木材除了燃燒之外很難被利用，因此科學(xué)家又在如何對(duì)付纖維素上下功夫。他們改變纖維素的微觀結(jié)構(gòu)，讓纖維素能更快速地被酶降解為小分子的糖。這樣一來(lái)，植物就能為乙醇發(fā)酵提供更多更廉價(jià)的糖，而乙醇，則是很好的能源物質(zhì)。

同時(shí)，科學(xué)家們還能讓植物不需要太長(zhǎng)時(shí)間就能產(chǎn)出“石油”來(lái)。石油是很多碳鏈長(zhǎng)度不同的烷烴，以及其他含碳化合物構(gòu)成的混合物。而很多植物，也能合成與其相似的脂肪酸酯來(lái)。由于這些脂肪酸酯的特性和柴油非常接近，因此又被稱為“生物柴油”。在能夠產(chǎn)生“生物柴油”的植物中，以微小的藻類產(chǎn)能最強(qiáng)，據(jù)測(cè)算，每公頃水域的藻類，能夠獲得超過(guò)1.6萬(wàn)升的生物柴油。可以想象，在不久的未來(lái)，只需在貧瘠的土地上種植能源植物，或在人工水池中養(yǎng)上產(chǎn)油的微藻，就能將原本不能利用的土地變成“煤田”、“油田”。同時(shí)，減少使用化石燃料，也能讓我們的環(huán)境更清潔。

并不遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想

現(xiàn)在，讓我們展開幻想的翅膀，想象一下未來(lái)的植物會(huì)給我們帶來(lái)什么驚喜吧！

植物電池

前面講過(guò)，科學(xué)家能讓植物變成能源物質(zhì)，那么在未來(lái)，植物能直接提供最容易被利用的能源之一——電能嗎？答案是肯定的。

光合作用的第一步，就是光能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程。植物利用光合色素和光合蛋白，將光的能量傳遞給水，從而將水分解成為氧氣和質(zhì)子，同時(shí)產(chǎn)生電子。一般情況下，質(zhì)子和電子被用于和二氧化碳一起合成糖類，但是經(jīng)過(guò)科學(xué)家的改造，可以將這些質(zhì)子和電子重新以氫氣的形式釋放出來(lái)，這樣植物就被改造成一個(gè)高效的水的分解器，產(chǎn)生的氧氣和氫氣可以通過(guò)燃燒或者燃料電池等轉(zhuǎn)化為電能。更進(jìn)一步的話，還可以將植物產(chǎn)生的電子匯集起來(lái)，形成“植物電池”讓人類使用。

會(huì)采礦的植物

在未來(lái)，植物能代替在礦場(chǎng)中辛勤勞動(dòng)的工人，為人類采礦。植物怎么采礦呢？原來(lái)，植物的根系可以將地下的各種礦物吸收到體內(nèi)，然后在體內(nèi)沉積下來(lái)。例如，很多植物，甚至包括玉米，都被發(fā)現(xiàn)在葉片中能累積黃金等金屬礦物。

當(dāng)然，現(xiàn)在的植物對(duì)礦物吸收和累積的能力還很弱，而且很多礦物埋藏的底層很深，現(xiàn)有的植物根系達(dá)不到礦藏所在的地層。但是，科學(xué)家們可以對(duì)植物進(jìn)行改造，讓植物的根系更加發(fā)達(dá)，擴(kuò)展到更深和更廣的范圍；同時(shí)加強(qiáng)植物根系對(duì)礦物的吸收能力，并且讓植物能忍受吸收進(jìn)體內(nèi)的高濃度礦物成分，便于人類的分離和提取。這樣，只要在礦藏區(qū)域種植上“采礦植物”，就能源源不斷地從植物的葉片、枝條內(nèi)提取出有用的礦物，人們?cè)僖膊挥猛诰蛭ｋU(xiǎn)的礦洞，或者用有害的溶液去提取礦物了。此外，這些“采礦植物”不僅能用于采礦，還能用于從被重金屬污染的土地上，重新吸收那些有害的金屬元素為人所用，達(dá)到“變廢為寶”的目的呢！

空氣凈化樹

環(huán)境污染是大家都關(guān)心的問(wèn)題，而植物是天然的“空氣凈化器”。植物本身可以降低空氣中的粉塵含量，吸收有害氣體等等。在未來(lái)，經(jīng)過(guò)科學(xué)家改造的植物更能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。例如，葉片上長(zhǎng)出更多更細(xì)的毛，除了過(guò)濾空氣中的較大粉塵外，還能直接降低空氣中的PM2.5顆粒；植物的氣孔活動(dòng)和其他生理機(jī)能有所改變，能更有效地吸收工廠、汽車尾氣排出的二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，并將它們轉(zhuǎn)化為植物自身生長(zhǎng)的養(yǎng)料……未來(lái)的植物，會(huì)讓空氣更加潔凈，人們呼吸更加順暢，地球更加健康。

太空先鋒

前面說(shuō)的都是植物在地球上的“工作”。但人類肯定不會(huì)只蜷縮在地球母親的懷抱之內(nèi)，我們的征途是星辰大海。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們巧手改造過(guò)的植物，也會(huì)為人類征服茫茫星海做出重要貢獻(xiàn)。在宇宙飛船上，未來(lái)的太空植物是上面所說(shuō)的各種未來(lái)植物的“集大成者”。比如，太空植物不需要很多光線，就能吸收二氧化碳釋放氧氣，來(lái)維持飛船內(nèi)的生態(tài)穩(wěn)定，并為太空旅行者們提供充足的食物供應(yīng)；當(dāng)人類發(fā)現(xiàn)環(huán)境適合的星球，第一步就是將改造過(guò)的植物種植在星球上，來(lái)創(chuàng)造出更適宜的環(huán)境供人類生存，并且還能生產(chǎn)礦物、變成能源供人類使用……這些神奇的植物，將成為人類在宇宙中開疆?dāng)U土的“急先鋒”，一定會(huì)在人類探索和征服宇宙的過(guò)程中，留下濃墨重彩的一筆。endprint