科学家拟为植物植入减压基因以方便在火星上种植

        据8月16日“每日科学”网站报道，根据对太空探索的想象，人类在未来的数十年里将要开始对火星的访问和开发。不可避免的，人类会把植物也一起带过去。因为植物可以提供食物、氧气、伙伴关系和远离家乡地球的大片绿色。

        焦虑(对威胁性事件或情况的预料而产生的一种高度忧虑、不安或害怕的状态，患者经常达到生理和心理功能障碍的程度)有时是件好事，当有什么事开始出错，或危险将近时，它可以给出警报。它第一时间发出的信号  可以使你有时间去准备应付突如其来的事。偶尔的少量的焦虑可能可以挽救你的生命，但持续的经常性的焦虑则会带来巨大的伤害。如果荷尔蒙的分泌在你的体内泛滥，使你的身体时刻处在高度戒备状态，这也会损害你的大脑、你的免疫系统以及其它方面。

          植物并不像人那样焦虑。但它们也遭受着压力，而它们处理压力的方式和人应激时分泌荷尔蒙差不多。它们产生一种化学信号--过氧化物，使植物的其余部分处在高度戒备状态。过氧化物是有毒的，过量的分泌也会伤害到植物本身。这可能就是要在火星上种植植物的问题所在。

          在火星上，植物将要面对和忍受通常情况下会给它们带来巨大压力的环境--严峻的寒冷、干旱、低气压以及难以生长的土壤条件。但是植物生理学者温迪-鲍斯和来自北卡罗莱纳州立大学的微生物学家艾米-格兰特坚信，他们可以培育出能在这样恶劣的环境中存活的植物。他们的工作得到了美国国家航空和宇宙航行局(NASA)先进理念机构的支持。

        压力管理是其中的关键：令人感到奇怪的是，已经有地球生物在类似火星的环境下健壮生长着。它们是一些地球的早期生命形式--如生长在海洋底部或者是北极圈冰层深处的一些古微生物。鲍斯和格兰特希望通过从这些能在极端环境下生存的微生物身上，提取出一些基因来培育亲火星环境的植物。第一步要提取的基因是那些能增强植物的抗压性的基因。

        普通植物已经有自己解除过氧化物毒性的方式，但研究人员们相信，一种被成为焦酚火球菌的微生物有更好的方式。焦酚火球菌生活在大洋底部散发热水并溶解矿物质的一个开口内，但这种球菌会周期性地喷涌到冷海水中。所以，不同于植物自身地解读方式，这种焦酚火球菌能在不可思议的100摄氏度的温度下发生作用。这种温度条件和在火星上的温室条件差不多，正是植物所要经历的环境。

        研究人员已经把焦酚火球菌的基因移植到了一种体形较小，能快速生长的被称为拟南芥的植物身上。“我们要把这些植物培育大，并且收集种子以便培育出第二代，第三代。”在一年半到两年的时间里，研究人员希望培育出的植物每个体内至少有两个这样的基因拷贝。到那时，他们将可以研究这种基因是如何发挥作用的：到底是它们分泌出功能酶呢还是其它的东西？它们是否真能帮助植物存活？还是反过来它们会在某些方面伤害这些植物？

        最后，研究人员希望从其它能在恶劣环境生存的微生物身上提取基因--这些基因要能使植物经受得住干旱、寒冷、低气压及其它恶劣条件。当然了，最终得目标不仅仅是要培育出能在火星环境下存活得植物，而且真正重要的是，这些植物能够茁壮成长：能产出农作物，能使水得到循环和重复利用等。“在火星上的温室里，我们真正需要的是那些能在边缘环境里生长并变得强壮的植物。”鲍斯说。

        在有压力的环境下，格兰特注释说，植物经常部分停止活动。它们停止生长和再生，取而代之的是把精力集中到存活上面--仅此而已。通过对植物植入微生物的基因，鲍斯和格兰特希望改变这种情况。“通过植入其它生物的基因，你和这些植物开了一个小小的玩笑，因为植物不能像调节自身各部分那样来控制这些外来的基因。我们希望使得植物在遇到压力情况下停止新陈代谢的这种能力被短路了。”格兰特解释说。

        如果鲍斯和格兰特的研究成功的话，他们的工作会使人类在地球上那些恶劣的边缘环境的生存上产生巨大改变。在许多第三世界国家，鲍斯说：“当旱季来临时，如果能使农作物延缓一到两周的时间，那么你仍然可以得到可以用来维持整个冬天的最后丰收。如果我们可以增强抗旱性或耐寒性并延伸农作物的成长期，这将给许多人的生活带来很大的不同。”

        科学家们强调说，鲍斯和格兰特的工程是个长期的项目。“在我们能得到第一个我们可以测试的植入植物的基因前，我们至少要一年半时间。”格兰特指出。在培育出第一个抗旱耐寒的西红柿能种植到火星--或者说种植到北达科他州前，还有很长的一段路要走。但格兰特和鲍斯对他们必将成功充满信心。

        “能在恶劣条件下生活的微生物简直就是一座宝藏，所以如果一种基因不起作用，我们可以试着找另外一种有机体的基因来试验，直到找到我们需要的合适基因。”格兰特说。“艾米是对的，这是一座丰富的宝藏，这是一件令人激动的事。”鲍斯同意道。 (责任编辑：泉水)

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