倫敦帝國理工學院的科學家Karen Sargsyan發現，在昏暗的空間裡，乙個充滿閃亮花朵的牽牛花非常吸引人。 他的目標是與更多的人分享這個奇蹟，並夢想著乙個充滿發光植物的未來世界，正如電影《阿凡達》中所展示的那樣。 為了讓這個夢想成為現實，Sargsyan和其他科學家修改了發光的牽牛花。 他還是一家名為Lightbio的生物技術公司的聯合創始人，該公司最近獲得了美國農業部的批准，可以在美國銷售這些發光的牽牛花。 PhotoBiotech 計畫在 2024 年初開始運送這些植物，以便更多人可以享受這些美麗的發光植物。
這種改良的植物呈現出鮮綠色，這要歸功於從南美洲新海參的發光蘑菇中提取的DNA。 Karen Sargsyan解釋說，他們從熱帶森林中常見的真菌中提取了一種自然發光系統，並將其移植到植物中。 白天，牽牛花看起來是純棕色的，但到了晚上，它發出奇怪的綠色光芒。 生物發光包括大約 1,500 種，包括細菌、魚類、水母、蠕蟲、兩棲動物、節肢動物和蘑菇。 當氧氣與一種叫做螢光素的物質相互作用時，就會產生自然光，而螢光素又需要一種叫做螢光素酶的酶來產生光能。 除細菌外，這一過程在大多數生物體中仍然是乙個謎。
2018 年，Sargsyan 與乙個國際科學家團隊合作，確定了導致 Nambi 蘑菇發光的酶。 兩年後，他們詳細介紹了如何將這些酶基因引入菸草植物中。 之所以選擇菸草植物，是因為它們易於繁殖和快速生長。 結果，改良後的植物的葉子、莖、根和花上發出綠色的光。 1986 年，Salkisyan 與化學家 Keith Wood 共同創立了 LightBio。 基思·伍德（Keith Wood）參與了使用螢火蟲基因創造第一種轉基因發光植物的工作。 該研究小組位於加州大學聖地牙哥分校，並在《科學》雜誌上發表了他們的開創性發現。 伍德回憶說，儘管發出微弱的光，但在當時，這是一項真正的創新成就。
然而，植物不會自然發光。 相反，它們需要特殊的化學應用來觸發生物發光，這是從螢火蟲中獲得的螢光素。 幾年後，麻省理工學院的科學家通過將螢火蟲酶封裝在奈米顆粒中作為遞送系統，成功地實現了類似的效果。 這些顆粒懸浮在溶液中，然後將植物浸泡在該溶液中。 這個過程允許植物短暫地發光。 伍德提到，雖然這是一項創新，但這個概念尚未在商業上得到廣泛應用。 原因是人們希望植物自然發出明亮的光，而不需要任何非常規的處理或特殊要求。
2024年，石溪大學的科學家帕里什·檫樹（Parish Sassafras）和拉里·馬特·雷諾茲（Larry Matt Reynolds）利用海洋生物發光細菌的基因培育了一種可以自然發光的植物。 然而，這種植物發出的光相當暗淡。 基於這一發現，企業家安東尼·埃文斯（Anthony Evans）在2024年發起了一場kickstarter眾籌活動，旨在使用不同的細菌菌株進行創作"不需要電力的發光植物"。捐贈者將獲得種植自己的發光植物的承諾。 該活動在Kickstarter平台上籌集了近50萬美元，同時引發了對轉基因植物廣泛釋放的可能性及其成為入侵性害蟲的能力的潛在擔憂。
經過多次嘗試，安東尼·埃文斯（Anthony Evans）的公司Taxa Biotech未能兌現承諾。 事實證明，讓植物獨立發光比最初預期的要困難得多。 修改植物以具有新性狀並不像簡單地新增需要與宿主生物無縫整合的新遺傳成分那麼容易。 不幸的是，螢火蟲和細菌的基因在植物中不能有效發揮作用。 Sargsyan和Wood認為他們已經克服了這一障礙，聲稱他們發現的真菌的生物發光途徑可以與植物自身的代謝系統協調以產生光。 這個過程涉及一種叫做咖啡酸的分子，它廣泛存在於植物中，用於細胞壁的形成。 相同的分子也存在於真菌中，並被四種特定的酶轉化為螢光素。 PhotoBiologics的工程植物含有負責產生這些酶的基因。
他們發現這些植物比其他任何植物都更亮。 這些牽牛花在其一生中不斷閃耀，花朵散發出不尋常的光芒。 “光線幾乎揭示了這些植物的內在本質，”伍德說。 “雖然世界上有超過12種轉基因食品，但只有少數轉基因裝飾植物，如不同深淺紫色的藍玫瑰和康乃馨，進入市場。 在美國，評估機構審查引進新的轉基因植物或作物的申請。 就 lightbio 的矮牽牛而言，美國農業部得出的結論是，與普通種植的牽牛花相比，它不太可能在農業中引起病蟲害問題。 此外，該植物被認為可以在實驗室環境之外安全生長和繁殖。
北卡羅來納州立大學遺傳工程與社會中心聯合主任詹妮弗·庫茲馬（Jennifer Kuzma）表示，她擔心該機構沒有充分評估這些植物可能帶來的潛在環境和生態風險。 雖然生物發光是一種自然現象，但發光植物可能會影響昆蟲和動物的行為，因為它們不習這種發光現象。
在向美國農業部提交的申請中，Lightbio回應了對潛在環境風險的擔憂。 他們強調，牽牛花通常生長在家庭、企業或植物園中，這些空間中使用的人工照明遠遠超過這些發光的牽牛花在夜間產生的光。 伍德提到，Lightbio正在為增加商業生產做準備，感興趣的客戶已經可以註冊預訂該工廠。 已經有超過10,000人在等候名單上，該公司計畫在明年春天首次推出，然後擴充套件到苗圃和園藝中心。 Wood 和 Sarki 的目標是創造更多種類的裝飾植物，並努力增加它們的亮度。
史丹福大學生物工程副教授德魯·恩迪（Drew Endy）熱衷於LightBio重新引入生物發光植物的概念，並研究了該公司的一些初始模型。 他指出，從10年前不成功的Kickstarter眾籌活動中的捐贈者數量可以明顯看出，公眾對此很感興趣。 他認為，人們想要創新和非凡，並希望成為更大事業的一部分。 雖然一些懷疑論者可能會質疑室內發光植物的目的，但Endi設想了一些實際應用，例如使用這些植物作為替代人工照明，以減少對苛刻照明系統的依賴。 然而，Endy認為，這些植物的純粹涼爽性質是更有說服力的原因之一。
如果LightBio成功推出他們的產品，Endi**，這種型別的生物技術，將引發更廣泛的社會討論。 他詢問了有關潛在情況的問題：如果你的鄰居在花園裡種植發光的牽牛花，或者乙個小孩正在照料他們發光的牽牛花，那會是什麼樣子。
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