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 。
文章插图
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， 而且对人类不会有什么危害， 所以让它担当发光重任非常合适 。
【“生物长明灯”，这是什么鬼？】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” 。
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