麻省理工創(chuàng)造出了具有生物發(fā)光能力的植物并可能取代照明

未來的道路可能將由發(fā)光的樹木而不是路燈照亮，麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)創(chuàng)造出了具有生物發(fā)光能力的植物。研究人員將特殊的納米粒子注入到豆瓣菜的葉子中，結(jié)果讓這株植物在接下來的近4個(gè)小時(shí)里持續(xù)散發(fā)著微光。

為了創(chuàng)造出發(fā)光的植物，麻省理工學(xué)院的工程師們使用了一種名為熒光素酶的生物酶。熒光素酶能夠?qū)晒馑胤肿赢a(chǎn)生作用，導(dǎo)致其發(fā)光。另外一種名為輔酶A的分子會(huì)通過消除一種抑制熒光素酶活性的反應(yīng)副產(chǎn)物，給這一發(fā)光過程提供幫助。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)將這些化學(xué)成分裝載到不同的納米載體上。納米粒子幫助生物酶到達(dá)植物的正確位置，同時(shí)也會(huì)阻止生物酶形成一種對(duì)植物來說有毒的濃聚物。最終豆瓣菜植物能夠像臺(tái)燈一樣發(fā)出了光亮。研究人員認(rèn)為通過進(jìn)一步的調(diào)整，這項(xiàng)技術(shù)也能夠獲得足夠的亮度為工作場(chǎng)所甚至是一整條街道提供照明，同樣也能夠用于低強(qiáng)度的室內(nèi)照明。麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授Michael Strano稱：“我們希望能夠讓植物作為一種臺(tái)燈使用，而且這樣的臺(tái)燈不需要插電。燈光最終將源于植物本身產(chǎn)生的能量?！彼a(bǔ)充道：“我們的研究為新型路燈和室內(nèi)照明打開了新的大門，這種燈光完全來自于特殊處理的植物。熒光素酶構(gòu)成的氧化酶在許多生物發(fā)光植物體內(nèi)都存在?！蔽灮鹣x能夠通過一種化學(xué)反應(yīng)發(fā)出光亮，在這一過程中熒光素被熒光素酶轉(zhuǎn)變成氧化熒光素。這一反應(yīng)過程是非常高效的，這意味著幾乎所有參與反應(yīng)的能量都快速轉(zhuǎn)變成了光亮。

照明的損耗占到了全世界能源消耗的20%左右，因此使用發(fā)光植物取代照明能夠明顯降低二氧化碳的排放。最初研究人員在進(jìn)行這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，只能夠讓植物發(fā)光大約45分鐘，現(xiàn)在已經(jīng)提升到了3.5小時(shí)。一株10厘米高的豆瓣菜幼苗產(chǎn)生的光亮目前只有正常閱讀所需亮度的千分之一，但是它仍然能夠照亮?xí)撋系淖?。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，通過進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)物質(zhì)的濃度和釋放速度，能夠提高植物發(fā)出的光亮和持續(xù)時(shí)間。對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)希望研發(fā)一種方式將納米粒子印刷或者噴射到植物的葉子上，從而把樹木或者其它大型植物變成光源。研究人員也證實(shí)，他們能夠通過添加攜帶了一種熒光素酶抑制劑的納米粒子之后，關(guān)掉植物的發(fā)光能力。這就使他們有可能最終創(chuàng)造出一種能夠?qū)﹃柟獾拳h(huán)境條件作出反應(yīng)并關(guān)閉發(fā)光功能的植物。