1、“细菌灯泡”照亮未来 乌贼与细菌的愉快合作 夏威夷短尾乌贼是一种只有成年人半个大拇指那么大的小家伙。别看它块头小，但谋生的本领却不小。在所有头足类动物中，它是非常罕见的会发光的一种。 要说这小家伙的谋生本领中最令人赞叹的，是它身上携带的发光器。它的发光器就像是它身上的一对原始眼，也像是一对“手电筒”。当夜晚来临，短尾乌贼通常会在水面捕食，而且喜欢从上往下袭击猎物。在这种情况下，如果遇到月朗星稀的夜晚，它可能就会遇到麻烦，因为它处在猎物的上方，所以它们的影子很容易被猎物发现，因此很难捕获猎物。有了发光器，由它射出的光就可以补偿被短尾乌贼挡住的月光，这样，它的影子自然消失了，偷袭就可以顺利进行了凭
2、借这一手，短尾乌贼还可以躲避其身体下面的捕食者的视线，以此来消灾避难。研究表明，短尾乌贼的发光器还可以用来进行同类间的通讯联络和“谈情说爱”。 短尾乌贼的发光器官虽然作用奇特，但更奇特的是，它竟然是生物合成学的一个杰作！ 研究证实，短尾乌贼并非是自己发光，而是依靠一种发光细菌而发出光芒。为了获得避难所和稳定的营养来源，发光细菌寄生在短尾乌贼“小眼窝”的蜗居里，并为宿主随时展现发光能力。两者之间的互惠关系在短尾乌贼一出生就开始出现了。短尾乌贼出生后，就会立即从周围的环境中获取发光细菌。它们甚至还会控制由细菌所发出的光线的亮度和方向。 人类第一盏生物荧光灯泡 短尾乌贼发光器的秘密，其实就是现代生物
3、合成学的一个成功案例。受此启发，前不久，英国剑桥大学的一个研究团队想到了用这种技术来制造细菌灯泡，以此来给灯泡家族再添一个“新丁”。当然这种灯泡是绝对另类的，因为它是由生命元素打造的生物灯泡！ 的确，这盏生物灯泡里面没有金属物质，也不需要耗电，里面装的是会散发荧光的大肠杆菌。特别有意思的是，通过把这盏生物荧光灯泡和真正的白炽灯泡对比后发现，这种灯泡的能量利用率非常高，几乎所有的输入能量都被变成了光。而相比之下，白炽灯会把90%的能量浪费在发热上面。 那么，为什么要选择大肠杆菌来发出荧光呢？大肠杆菌又是如何具备发光能力的呢？其中的道理并不复杂。因为生活在人和动物肠道内的大肠杆菌生命力非常强，而且
4、对人类不会有什么危害，所以让它担当发光重任非常合适。 但要赋予它发光能力，就要破解短尾乌贼发光器里发光细菌的秘密。研究发现，这种细菌的发光是由一组五个基因引发的，其中两个基因组成荧光素酶，另外三个基因负责制造荧光素。当荧光素酶与荧光素结合以后，就会发光了。依据这个发现，研究团队开始了基因组移植实验，结果成功地把这控制发光的基因组整体转移到了大肠杆菌中，真正赋予了大肠杆菌发光的能力。于是，人类第一盏生物荧光灯泡从此诞生了。 打造“生物长明灯” 不过，新发明的这种灯泡还显得比较“嫩”持续点亮的时间不长，这主要是因为灯泡里的大肠杆菌本身寿命有限，而且其所繁衍的下一代没有发光的本领。所以，如何让这种灯
5、泡持久放光，还需要做许多探索和突破才行。 最近，美国威斯康星大学的一个研究小组就开始了研制“生物长明灯”的大胆尝试。他们第一步是要研制一个特殊小罐子，有了这种小罐子，未来任何人都可以用它来组装生物灯泡。这种小罐子其实就是一个密闭生态系统，里面有不同种类的微生物，其中一种微生物的排泄物是另外一种微生物的营养食品，每种微生物都必不可少有了这样的小生物圈，这个密闭的生态系统就能“长命百岁”。 当然，小罐子里的核心角色是经过基因工程改造的会发光的大肠杆菌。这种细菌生活在这个小罐子里，靠着与其他微生物的相互支持，不但能“丰衣足食”，还能繁衍后代。这样，它们就能反复发光和“充电”了。 前面的步骤相对容易完成后，后面的步骤则完成难度很大。因为要想让会发光的大肠杆菌持续发光，就必须让它的后代也遗传其前辈的这种本领，这样它们在小罐子里才能持续发光，从而成为“生物长明灯”。当然，这是一项复杂的基因改造工程，攻克这个难题其实只是个时间问题。 美国科学家指出，随着合成生物学研究的不断深入和普及，合成生物学未来不但能真正催生出实用的“生物长明灯”，还能催生出很多科学奇迹。第 4 页 共 4 页
