“生物長明燈”，這是什么鬼？

烏賊與細菌的愉快合作

夏威夷短尾烏賊是一種只有成年人半個大拇指那么大的小家伙。別看它塊頭小，但謀生的本領卻不小。在所有頭足類動物中，它是非常罕見的會發光的一種。

要說這小家伙的謀生本領中最令人贊嘆的，是它身上攜帶的發光器。它的發光器就像是它身上的一對原始眼，也像是一對“手電筒”。當夜晚來臨，短尾烏賊通常會在水面捕食，而且喜歡從上往下襲擊獵物。在這種情況下，如果遇到月朗星稀的夜晚，它可能就會遇到麻煩，因為它處在獵物的上方，所以它們的影子很容易被獵物發現，因此很難捕獲獵物。有了發光器，由它射出的光就可以補償被短尾烏賊擋住的月光，這樣，它的影子自然消失了，偷襲就可以順利進行了……憑借這一手，短尾烏賊還可以躲避其身體下面的捕食者的視線，以此來消災避難。研究表明，短尾烏賊的發光器還可以用來進行同類間的通訊聯絡和“談情說愛”。

短尾烏賊的發光器官雖然作用奇特，但更奇特的是，它竟然是生物合成學的一個杰作！

研究證實，短尾烏賊并非是自己發光，而是依靠一種發光細菌而發出光芒。為了獲得避難所和穩定的營養來源，發光細菌寄生在短尾烏賊“小眼窩”的蝸居里，并為宿主隨時展現發光能力。兩者之間的互惠關系在短尾烏賊一出生就開始出現了。短尾烏賊出生后，就會立即從周圍的環境中獲取發光細菌。它們甚至還會控制由細菌所發出的光線的亮度和方向。

人類第一盞生物熒光燈泡

短尾烏賊發光器的秘密，其實就是現代生物合成學的一個成功案例。受此啟發，前不久，英國劍橋大學的一個研究團隊想到了用這種技術來制造細菌燈泡，以此來給燈泡家族再添一個“新丁”。當然這種燈泡是絕對另類的，因為它是由生命元素打造的生物燈泡！

的確，這盞生物燈泡里面沒有金屬物質，也不需要耗電，里面裝的是會散發熒光的大腸桿菌。特別有意思的是，通過把這盞生物熒光燈泡和真正的白熾燈泡對比后發現，這種燈泡的能量利用率非常高，幾乎所有的輸入能量都被變成了光。而相比之下，白熾燈會把90%的能量浪費在發熱上面。

那么，為什么要選擇大腸桿菌來發出熒光呢？大腸桿菌又是如何具備發光能力的呢？其中的道理并不復雜。因為生活在人和動物腸道內的大腸桿菌生命力非常強，而且對人類不會有什么危害，所以讓它擔當發光重任非常合適。

但要賦予它發光能力，就要破解短尾烏賊發光器里發光細菌的秘密。研究發現，這種細菌的發光是由一組五個基因引發的，其中兩個基因組成熒光素酶，另外三個基因負責制造熒光素。當熒光素酶與熒光素結合以后，就會發光了。依據這個發現，研究團隊開始了基因組移植實驗，結果成功地把這控制發光的基因組整體轉移到了大腸桿菌中，真正賦予了大腸桿菌發光的能力。于是，人類第一盞生物熒光燈泡從此誕生了。

打造“生物長明燈”

不過，新發明的這種燈泡還顯得比較“嫩”——持續點亮的時間不長，這主要是因為燈泡里的大腸桿菌本身壽命有限，而且其所繁衍的下一代沒有發光的本領。所以，如何讓這種燈泡持久放光，還需要做許多探索和突破才行。

最近，美國威斯康星大學的一個研究小組就開始了研制“生物長明燈”的大膽嘗試。他們第一步是要研制一個特殊小罐子，有了這種小罐子，未來任何人都可以用它來組裝生物燈泡。這種小罐子其實就是一個密閉生態系統，里面有不同種類的微生物，其中一種微生物的排泄物是另外一種微生物的營養食品，每種微生物都必不可少——有了這樣的小生物圈，這個密閉的生態系統就能“長命百歲”。

當然，小罐子里的核心角色是經過基因工程改造的會發光的大腸桿菌。這種細菌生活在這個小罐子里，靠著與其他微生物的相互支持，不但能“豐衣足食”，還能繁衍后代。這樣，它們就能反復發光和“充電”了。

前面的步驟相對容易完成后，后面的步驟則完成難度很大。因為要想讓會發光的大腸桿菌持續發光，就必須讓它的后代也遺傳其前輩的這種本領，這樣它們在小罐子里才能持續發光，從而成為“生物長明燈”。當然，這是一項復雜的基因改造工程，攻克這個難題其實只是個時間問題。

美國科學家指出，隨著合成生物學研究的不斷深入和普及，合成生物學未來不但能真正催生出實用的“生物長明燈”，還能催生出很多科學奇跡。

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