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未來的綠色牧業(yè)

2015-12-26 10:14:42駱昌芹
發(fā)明與創(chuàng)新 2015年18期
關鍵詞:綠海葉綠體離體

文 駱昌芹

有沒有這樣一種牲畜,不用人工飼養(yǎng),只靠喝“白開水”、“西北風”過日子,即使在茫茫荒野,也能茁壯成長。它出產的動物肉有較高的營養(yǎng)價值,遠非植物產品所能比。

從理論上來講,這種可能性確實存在,或許你不相信,然而綠色牧業(yè)正向我們展示著未來的前景。

有“綠色動物”嗎?

每當春暖花開時,一些池塘往往被染上了鮮綠的色彩,格外艷麗。人們常常贊嘆,池塘“開花”了。池塘里開的是什么花?原來是池水中大量繁殖的眼蟲。

所謂眼蟲,是一種要在顯微鏡下才能看清的小生物,它的形狀有點像眼睛,所以起了這個奇特的名字。

它的營養(yǎng)來源非常有趣。在晴朗的日子里,細胞中的綠色機器——葉綠體,就像其他植物那樣,能通過光合作用合成碳水化合物。只要有足夠的水分、二氧化碳和礦物質,就能健康地生存。這時它過著地道的自養(yǎng)式生活。

細胞中的綠色機器——葉綠體

如果長期處于黑暗之中,眼蟲就會失去綠色,轉而過動物那樣的生活,需要依賴外界補給的有機物維持生命。也就是說,這時它已成為地道的異養(yǎng)生物了。

這小小的生命,給科學家出了一個大難題——應該如何定義它?是動物還是植物?

說它是動物吧,它卻具有典型的植物結構——葉綠體。說它是植物吧,它活潑、愛運動等特點又完全像一只原蟲。總之,對于它來說,動植物間的界限好像已經(jīng)消失,使得學者無所適從。所以有人干脆把它稱之為“綠色動物”,也許這才是比較確切的稱呼吧!

在海洋中,有一種叫綠海天牛的軟體動物,它靠取食海藻類的原生質為生。在它的消化細胞中有許多葉綠體存在。只要有陽光照射,這些葉綠體就能正常進行光合作用。所以綠海天牛在光照之下,即使長時間挨餓也毫不在乎。

正在采食藻類的翠綠海天牛

有人曾經(jīng)做過這樣一個實驗,如果將它放在黑暗之中挨餓,只能存活14至39天。但如果將其置于陽光下,經(jīng)歷93天后,在21只個體中只死了5只。據(jù)分析,這5只的死因主要還在于年齡過大??梢姡@種多細胞動物身上共生的葉綠體,的確是在“忠心耿耿”地為寄主效勞,長期維持綠海天牛營養(yǎng)的需要。

微妙的來歷

提起葉綠體,人們常常本能地把它和植物細胞聯(lián)系起來,好像歷來它就是植物細胞中不可分割的胞器。事實果真如此嗎?

幾十年來,有幾項突破性的研究證明,它的起源比想象的要神秘得多。在很早以前,葉綠體竟是一種自立自主的藍藻,由于偶然機會,進入原始細胞共生生活,經(jīng)歷長期適應和演變之后,才形成今天這副模樣。

人們發(fā)現(xiàn),葉綠體有一套獨立的遺傳系統(tǒng),它和藍藻中的DNA系統(tǒng)很相似,而和植物細胞核中的那一套則相去甚遠。

大概正由于這種不平凡的來歷,所以至今它還保留著一定程度的獨立性。像綠海天牛在挨餓93天之后,消化細胞中的葉綠體還依然存活,并能繼續(xù)執(zhí)行職能。在考察各方面的資料后,一位學者頗為自信地認為,葉綠體在這種動物細胞質中完全有可能無限期地存活下去。

自然界中,綠海天牛的某些近親,像丑綠海天牛等都具有類似的能力。不但如此,有學者查明,甚至高等動物都存在這種可能性。例如,有人從菠菜和非洲堇的葉片中分離出葉綠體,加到小鼠L細胞的培養(yǎng)液中。30分鐘后,它們進入小鼠細胞質內,兩天之后,發(fā)現(xiàn)這些僑居小鼠細胞中的葉綠體仍能進行光合作用??梢?,此時它們還保持著正常的活力。

特別值得一提的是,有人把一種蕨藻的離體葉綠體培養(yǎng)到雞蛋蛋白中(這里有豐富的營養(yǎng)成分),每天給予15小時的光照,10天后,這些葉綠體在形狀結構上還完全正常。27天后,仍然保持著光合能力。

最有意思的是,在離體培養(yǎng)之下,這個綠色細胞的胞器,居然還能進行DNA復制和分裂繁殖!怪不得一些學者相信:只要選擇恰當?shù)呐囵B(yǎng)基,人類終將實現(xiàn)葉綠體的長期體外培養(yǎng)!

蕨藻中含有離體葉綠體

夢幻般的前景

科學家曾經(jīng)設想,既然葉綠體在綠海天牛細胞中能正常存活、工作,是不是也可以讓它感染別的動物?

如果可能,那豈不是就像給動物建立起一座座綠色工廠那樣,使寄主可以依靠廉價的太陽能制造出有機物質。于是它們將在營養(yǎng)需求上完全做到自給自立,再也用不著外來的有機飼料,這難道不是人類夢寐以求的理想嗎?

當然,目前的科學水平離這種理想還“相距甚遠”。不過至少從理論上來看,這種可能性確實存在。也許有朝一日,我們終將育成這種“嶄新的生物類型”,那會是一件多大的喜事啊!

這種牲畜可以完全靠喝“白開水”、“西北風”過日子,即使茫?;囊?,也可以茁壯成長,所以飼養(yǎng)它們最經(jīng)濟又最實惠。與植物相比,由于它具有主動尋找補給(水分)的能力,適應范圍肯定要廣闊得多。它出產的動物肉又有較高的營養(yǎng)價值,遠非植物產品所能比擬,因此也將遠遠強于種植事業(yè)。

總之,這樣的一天,將會徹底改變傳統(tǒng)的畜牧業(yè)面貌:

未來的牧場只要水源充足,即使最貧瘠的沙漠,也有望出產肥美的綠色牛羊,更多的地球角落將得到有效利用。

未來的豬圈將會像種植蔬菜的暖房一樣,寬敞明亮,陽光充足。

未來的綠色魚蝦在江、河、湖、海里到處游弋,因為不受食餌限制,使得水產業(yè)成倍增長。

這一切,今天看起來簡直就像夢幻,可科學不正是在不斷地把夢幻變成現(xiàn)實嗎?

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