花朵變夜燈

成語“囊螢映雪”同學們都熟悉吧？1600多年前，有一個叫車胤的小孩在裝滿螢火蟲的“燈”下刻苦攻讀，終成大器，成就了一段刻苦學習的佳話。今天，螢火蟲很少出現在城市中，更不用說把它們抓起來當燈照明。不過，未來，我們倒是有可能在一盆發光的綠植旁看書。

植物發光很稀少

在自然界，一些昆蟲、魚類、真菌和藻類生物能發光，其中鼎鼎大名的有螢火蟲、燈籠魚、發光蘑菇和夜光藻，但是唯獨沒有植物

其實，這也不難理解，以上這些發光生物都是異養生物。它們獲取營養的效率相對較高，并且發光對它們都具有實際價值一螢火蟲發光是為了尋找配偶，燈籠魚發光是為了吸引獵物，蘑菇發光是為了吸引傳播孢子的昆蟲。而植物發光對自己并沒啥好處，并且它們在進行光合作用時，光能轉化效率平均只有0.3%＼～0.5%，最高也就只有1%。植物怎么可能白白浪費這些寶貴的能量呢？

那植物是不是完全不可能發光呢？也不盡然。

知識鏈接

異養生物，指的是不能自己合成有機物，必須以外源有機物為食物，通過分解、氧化有機物來獲取能量的生物。

探索讓植物發光的方法

說起來，生物發光的原理并不復雜，只需要“燃料”一氧氣和催化劑，就能行了。

我們先來看看螢火蟲的發光原理。螢火蟲發光器中的熒光素、熒光素酶、氧及三磷酸腺苷（ATP，這是所有生物細胞的通用能量），會進行復雜而高效的生化反應。簡單來說，就是ATP、熒光素先與熒光素酶結合成一個復合體，隨后氧氣負責將這個復合體“點燃”（氧化），最后釋放二氧化碳和光。通過這個生化反應，儲存在ATP中的生物能就轉化成了光能

那么，如何讓植物發光呢？植物體內肯定不缺ATP，也不缺氧氣，熒光素酶的基因導入也很容易，但是熒光素從何而來是個大問題。就好像灶臺和風箱都準備好了，就是沒有柴火，這火也燒不起來。之前科學家的做法就是人為地給植物細胞添加螢火蟲的熒光素酶，可經過一段時間之后，熒光素酶就會消耗殆盡。這絕非長久之計。還有其他方法嗎？

我國科學家在研究中發現，真菌能夠利用咖啡酸合成熒光素，并將其納入真菌發光系統里。而咖啡酸就是植物代謝必然產生的一種化學物質。柳暗花明，可以讓植物發光的技術路線出現了：將咖啡酸先轉化為中間產物牛奶樹堿，再經過酶催化，進一步轉化為熒光素，最后熒光素在熒光素酶的催化作用下氧化并釋放光能

通過轉基因技術，科學家在植物體內搭建起了一條轉化咖啡酸、生產熒光素的流水線，并且這條流水線工作得很順暢。

植物發光用處大

可能有同學會問： “夜晚，我能借助發光植物的光看書嗎？”目前還不能。 因為發光植物發出的光太微弱，其亮度大致相當于指示方向的熒光燈帶。想實現常規照明，還需要時間。

那植物發光還有什么用呢？有，而且有很重要的用途

首先，發光植物可以成為環境指示植物。我們可以將發光基因與特定的環境感受基因結合在一起，當環境中出現重金屬或化學污染物時，植物就會發光。發光植物可以成為有效的環境檢測器。其次，發光植物還可以幫我們了解農作物的生長狀況。當農田缺水或某種肥料時，植物就會發光，指示我們給予它們生長支持。當然，夜晚在綠化帶里看到奇妙的發光植物，是不是也是一種別樣的視覺體驗？

未來的發光植物表現如何，我們拭目以待！

生物熒光和磷光

除了生物發光，在自然界還存在兩種有關的特殊發光現象：生物熒光和磷光。

先說生物熒光。水母體內有一種特殊的綠色熒光蛋白（GFP）。GFP的發色團能夠在紫外光或藍光的激發下，以綠色光的形式將能量釋放出來。有意思的是，綠色熒光蛋白并沒有儲備能量的能力。簡單來說，就是只有當光照射它們時，它們才會亮；沒有光照時，它們絕對不亮。

磷光，是某些礦物在接受特別光照之后，持續發出的微弱的可見光，且持續時間要超過10秒，否則就歸屬于熒光。夜明珠發出的光就屬于磷光。