美國的消費者現在可以預訂一種基因工程改造植物，用於他們的家中或花園，這種植物可以持續發光。美國本土 48 個州的居民只需支付 29.00 美元的基本費用，即可獲得一株矮牽牛花（Petunia hybrida），其花朵在白天看起來是白色的；但在黑暗中，這種植物會發出淡淡的綠光。位於愛達荷州太陽谷的生物技術公司 Light Bio 將於 4 月開始運送首批 50,000 株螢火蟲矮牽牛花。
《自然》雜誌聯絡的研究人員似乎對它們著迷。西班牙瓦倫西亞植物分子和細胞生物學研究所的植物生物學家迭戈·奧爾扎埃斯說，這是一項“開創性事件”——創造出一種能夠發出足夠明亮生物光，肉眼可見並出售給植物愛好者的植物。“作為一名歐洲人，我羨慕美國的消費者可以親手擁有這些植物。”
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生長與發光
Light Bio 公司的執行長兼聯合創始人基思·伍德自 20 世紀 80 年代以來一直致力於研究生物發光植物——這種植物透過細胞內部的化學反應發光。1986 年，他和他的同事報告說，他們製造出了第一種這樣的植物，一種菸草（Nicotiana tabacum），他們將螢火蟲（Photinus pyralis）的熒光素酶基因插入其中。當時，目標是瞭解基因表達的基礎知識，這種工具至今仍被植物生物學家使用。研究人員可以對植物進行基因工程改造，這樣當特定的目標基因被啟用時，熒光素酶基因也會被啟用，植物就會發光。
伍德說，因為這是一件“很酷的事情”，所以當時的初創公司試圖製造這種植物用於裝飾目的。但這些植物的光芒非常微弱，需要特殊的食物來為它們的發光化學反應提供燃料。
螢火蟲矮牽牛花在黑暗中發出持續的、淡淡的綠光。圖片來源：Light Bio 公司
得益於來自生物發光蘑菇Neonothopanus nambi的一組基因，螢火蟲矮牽牛花發出明亮而持續的光芒，且不需要特殊的食物。這種真菌使用咖啡酸分子為其發光反應提供能量，而陸地植物也恰好能產生咖啡酸。透過將蘑菇基因插入矮牽牛花中，研究人員使這種植物能夠產生酶，將咖啡酸轉化為發光分子熒光素，然後再將其回收回咖啡酸——從而實現持續的生物發光。伍德與這項工作背後的兩位研究人員共同創立了 Light Bio 公司，他們分別是倫敦醫學研究委員會實驗室的合成生物學家凱倫·薩基相和莫斯科皮羅戈夫俄羅斯國立研究醫科大學的生物分子化學家伊利亞·揚波爾斯基。
與需要特殊燈泡的熒光不同，矮牽牛花的生物發光無需任何特定型別的光或特殊食物即可發生。這使得這種植物與市場上其他發光生物區分開來，例如 GloFish。這些水族寵物有多種物種和顏色可供選擇——包括電光綠的四眼魚——在紫外光下會發出熒光。
薩基相說：“如果你對待植物非常好，如果它獲得足夠的光照並且很健康，它會發出更明亮的光芒。”但他希望控制人們的期望：它不夠亮到讓你晚上睡不著覺。它是一種柔和的綠色光芒，類似於滿月的月光。
不同視角的基因工程
該植物於 9 月獲得了美國農業部的批准。薩基相說，Light Bio 公司選擇矮牽牛花是因為它們在美國被廣泛用作觀賞植物。它還選擇它們是為了最大限度地降低風險。這種矮牽牛花並非北美本土物種，也不被認為是入侵物種。因此，改良基因傳播到本地植物並破壞生態系統的可能性應該很小。
《自然》雜誌聯絡的科學家沒有看到任何安全風險。奧爾扎埃斯說：“我無法想象有任何理由擔心這個問題。”
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的植物生物學家史蒂文·伯吉斯說：“人們對轉基因植物的反應很複雜。”許多擔憂都集中在誰擁有這項技術以及誰從中受益。他說，發光的室內植物與農業產業使用的植物不同，在農業產業中，一家公司擁有種子。
伯吉斯將發光的矮牽牛花與另一種及時的產品進行了比較。紫色番茄（Solanum lycopersicum）的種子於本月早些時候在美國開始銷售，是第一個直接面向園丁銷售的轉基因食品產品。研究人員將來自金魚草植物（Antirrhinum majus）的基因插入番茄中，以獲得其顏色和高水平的花青素，花青素是抗氧化劑。
紫色番茄透過表達金魚草植物的基因獲得其色調。圖片來源：Norfolk Healthy Produce 公司
當被問及 Light Bio 公司是否擔心植物愛好者與朋友分享矮牽牛花的扦插時，薩基相說，儘管該公司擁有該技術的專利，但它不打算積極打擊這種行為。“處理這種情況最積極的方式是推出新的、更好的產品，”他說。今年，該公司表示，透過整合來自其他蘑菇物種的基因，並使用定向進化使它們在植物中更好地發揮作用，該公司已成功提高了植物生物發光的亮度。
奧爾扎埃斯對矮牽牛花背後技術的研發潛力感到興奮。他目前正在開發利用蘑菇熒光素酶系統來傳遞植物何時受到脅迫或病毒感染資訊的植物。他設想，未來的農民可能會從夜間飛行的衛星或無人機上提前獲知農作物的問題。
奧爾扎埃斯承認許多人對基因工程感到恐懼，但他表示，“基因工程可以用於造福人類”。“擁有基因工程的積極例子，人們可以觸控並帶回家的東西”——例如螢火蟲矮牽牛花——可能有助於人們以不同的眼光看待這種改造，他說。
本文經許可轉載，並於 2024 年 2 月 9 日首次發表。