发光植物

电影《阿凡达》中会发光的植物

发光植物，是指电影《阿凡达》中会发光的植物，它们创造了一片璀璨的奇异景象，其实这些发光植物都是根据现实中的植物创造出来的，同时现实中也确实存在发光植物，发光植物反应了《阿凡达》的科学背景。

植物简介

人们跑到《阿凡达》的电影网站留言：哪里来的这么多奇怪植物？能不能打造一个“潘多拉庄园”，让大家

不用去热带雨林，就能体会保护雨林的快乐？

由于对森林的描绘太美妙，在12月中旬，导演卡梅隆推出了《阿凡达：生存指南》这本科普书。在书里，美国加州大学河滨分校的植物学和植物科学部主席朱迪·霍尔特等一帮为电影做科学设计的科学家们，纷纷出来“招供”。

在专访被问及“地球上的植物在150年以后，是不是就是如你所描绘的那样”时，朱迪说：“并非这样，我想说的是关于对环境的适应，包括大气、土壤和重力。”

分类

朱迪学的是杂草学，但现在教学的是植物学，她所研究的主要课题目前是植物间的交流。他们的实验室，就是行走在世界各地寻找“会说话的植物。”为了满足大家的好奇心，在《阿凡达：生存指南》中，她对潘多拉星球的植物进行了分类。

“漂浮的希望树种子，其实借鉴了海洋中的水母造型，让它们成了‘空中水母’。”这是电影开始后最灿烂的一笔；而第一个出场的，是一种类似含羞草一样发着粉红光芒的“蘑菇”，“蘑菇的花瓣为红色螺旋叶片，它能达到三四米高，并在发觉自己被触碰时立即收缩，其实，它是一种食虫植物”；而被地球人炸毁的高大榕树，它的造型，取自人们熟悉的“苏铁”；还有，电影中，留着长长“胡须”，在救人时发光的，其实来自“鬼面树”……

所以，电影里出现的所有植物，其实都来自地球。“潘多拉星球上出现的这些植物，为什么造型都会如此奇特。另一方面，这些植物被‘放大’，比现实中大出数十倍，如同得了巨人症一样。”这是最让人们好奇的一点。

发光原因

CO2让植物患巨人症

朱迪对此解释：“潘多拉星球上有着恶劣的空气，其中高浓度的二氧化碳，让人不能直接呼吸。同时，空气中大量的硫化氢等污染气体，还会导致强大的磁场。在这种环境，对于植物进化来说，就会使它们患上‘巨人症’。”因此，这种寓意也有一点现实基础：地球上的二氧化碳浓度正在升高。

植物分类

现实中的发光植物

现实这么多的植物中，当真会有夜晚发光的植物吗？南京中山植物园研究多浆多肉植物的专家耿蕾，尽管还没有看过《阿凡达》，但听完记者对电影里森林的描述，她说一定要去看，并且告诉记者，她现在“服侍”的两种芦荟，夜里就能发光。

一种叫“不夜城”，另一种叫“唐力士”，它们都来自南非。耿蕾告诉记者，这两种芦荟2007年时来南京，前一种她事先就知道到了夜晚会发光，而后一种是晚上加班时的偶然发现。

她说，“那天晚上准备走了，关了温室里的灯，就发现密密麻麻的小白光从草丛里闪出来。”一开始，她以为是沙土，但走到跟前，才发现是唐力士身上那些半透明状的白刺发出来的光。“其实，这两种自身会发光的植物，和它们从土壤中吸收的成分有关。由于它们都喜欢磷肥，种的时候会加一些石灰在土壤里，不然它们会腐烂。”

所以，吸收了大量磷的成分和钙质，植物叶面上那些角质层上的白刺，就会在黑暗里发出光来。“实际上，大叶片的植物由于喜欢氮肥，所以都不发光，但角质层比较厚的那些植物，如大戟科的一些植物，确实会发光。”她说，比如一些在海边生长的仙人球。

人工发光植物

《阿凡达》中的发光植物太多，导致到了晚上，森林就一片璀璨。其实，为了培育出“发光植物”，美国加州大学的生物学家就完成了这项生物克隆。

加州大学的生物学家，用的是一种特殊的内切割酶嫁接技术。他们把萤火虫细胞核内的发光基因“剪”下来，并用联接酶将其“缝合”到一种作为移植媒介的细菌身上，经过培养再让它感染烟草植株。这些植物长成后，就成了一株株发光植物，夜晚降临，它们就发出一片紫蓝色的荧光。不过，这蓝光，只能在仪器下看到。

而2003年时，国内某大学的生物科学家，在草花、鲜切花上进行试验，用添加荧光酶的方式，来水培这些植物。结果是发光了，但时间短、亮度低，而且鲜切花也死得快。所以，朱迪·霍尔特也摒弃了电影里植物发蓝光的构想，改成了绿色。

耿蕾说，在植物的表面浸泡或喷洒荧光素或夜光粉，让这些物质吸附于有生命植物的表面。这虽能达到好的发光效果，但植物随时都要进行与外界的能量与气体交换，喷洒浸泡后的植物或花朵表面的气孔被堵塞，就会导致对整个植株代谢的危害与局部的伤害。

发光植物“说话”

在潘多拉星球上，纳威人可以用辫子和动物、植物直接交流。现实里，人们可以和植物说话吗？耿蕾告诉记者“当然”。她说，“植物是有语言的，只不过我们了解得太少。”

她举例说：“我们说我们在馆里面种生石花，一开始把它种在大戟科植物的旁边，而大戟科一些植物是会释放毒素的。几天下来，生石花就烂掉了。这两种植物都在抗议，告诉我们应该怎么栽培。虽然它们不张口说话，但我们知道这是无声的抗议。”

而另外的“对话”是在植物之间，植物和邻居“私下联络”，比如仙人球突然感到自己被虫咬刺痛，它会马上“招呼”旁边的伙伴，释放出一种挥发性的茉莉酮酸，这是一种“体味”信号，告诉周围的伙伴提防虫子。

虽然科学家对植物说话还没有太全面的了解，不过，《阿凡达》里的格蕾丝·奥古斯汀博士，却代表所有植物学家的决心：即使在自己将死的时刻，睁开眼睛看到“希望树”的光芒，她想到的也是：“我得采集些样本回去。”

背后科学

发光植物

事实上，《阿凡达》的导演卡梅隆还是美宇航局的科学顾问，参与研究用于火星探测任务的相机，他对待科学的态度素来严谨，《阿凡达》中所展现的先进技术场景也就不足为奇。

灵魂出窍体验

《阿凡达》描述：借助先进的界面设备，人类可以采用“心灵感应”之术“驱动”化身，令其像纳威人一样体验潘多拉的环境。男主角杰克·萨利在双胞胎兄弟死后，加入了这个计划。对于杰克来说，这个悲剧性事件的确给了他一丝安慰：由于在战争中受伤，他只能依靠轮椅行动，而现在，通过他的化身，杰克恢复了行动能力。

科学事实：为实现《阿凡达》中所描述的景象，科学家曾实施了大量研究，试图将生物“湿件”(一种模仿生物系统及结构的智能程序)融入机械硬件。对人机界面研究的部分目标事实上就是，赋予像杰克这样的残疾人以活动能力。

美国杜克大学神经系统学家尼古莱利斯是一个多国科学家参与的研究计划“重新行走项目”的首席科学家，该项目正在开发外骨骼“神经假体”设备，这套装置可以披在瘫痪者的身体上，从大脑接收指令。去年，尼古莱利斯及其同事展现了迄今此类技术中最强有力的证明。

在位于北卡罗来纳州的实验室，研究人员训练一只猕猴在跑步机上直立行走。接着，他们从插在猕猴脑部的电极获取神经信号，通过互联网将这些信号连同视频一起发给日本的实验室。在这个实验室，一个机器人可以随猕猴做出同样的动作。

重机械外骨骼战争机器

《阿凡达》描述：为了工作、战斗和穿越“潘多拉”雨林地区，人类穿上了“增强机动平台”(简称AMP)服。从这台机器的座位上，操作人员手臂和胳膊的活动会传递给AMP服的外部肢体，得到“增强”。操作人员摆动手臂，摆幅虽只有几英寸，但AMP服相应的金属臂却可挥动周长10英尺(约合3.05米)的圆弧。AMP服会让操作人员变身“大力神”，对于太空海军陆战队员来说，手提庞大的30毫米自动大炮参加战斗，就如一个人扛步枪般轻松。

科学事实：几十年来，美国军方一直在开发有动力装置的外骨骼服，可以让士兵携带重型装备参加行动，帮助实施救援任务、工程作业、受伤康复。2000年以来，美国国防部高级研究计划局根据“增强人类性能的外骨骼”项目，资助了各种各样的研究，包括对雷神萨柯斯研究团队的支持。他们开发的机器名为“XOS”，重150磅(约合70公斤)，可以安在人的手臂、胳膊和背部。

这套铝制机器人装置的水力学原理可以让使用者数百次举起200磅(约合90公斤)的重物也丝毫不觉得累，而且用起来非常便捷，使用者可以自如地爬楼梯或踢足球。XOS的一个重要缺陷是需要独立驱动。眼下，XOS仍需要一个外部电源。麻省理工学院、加州大学伯克利分校和本田汽车等机构和企业的研究小组正在开发适于下肢使用的类似机器。

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