《段康：创造一种发光的植物》歌词

[00:00:00] 本字幕由天琴实验室独家AI技术生成

[00:00:05] 大家好

[00:00:06] 我是段康

[00:00:07] 呃

[00:00:08] 首先呢

[00:00:08] 我想跟大家分享一些有趣的图片

[00:00:12] 这是一个发光的水母

[00:00:15] 这个也是

[00:00:16] 很漂亮吧

[00:00:18] 但是它们的毒性也很强

[00:00:20] 他们很早就被我们大家所发现

[00:00:23] 现在在一些海洋馆里面也可以看到这些漂亮的发光水母

[00:00:28] 接下来呢

[00:00:30] 这些生物来自于海洋的深海

[00:00:32] 各种形态独特的鱼

[00:00:34] 但是他们有个共同的特点

[00:00:36] 就是他们都能够发光

[00:00:38] 相信随着我们科技的发展

[00:00:41] 有了像蛟龙号这样先进的生成生前气

[00:00:45] 这些神奇的发光生物会越来越我们大家所知道

[00:00:49] 那么我们送完了海里的陆地上的呢

[00:00:52] 这些是发光的蘑菇

[00:00:55] 大概有70 种蘑菇是可以发光的

[00:00:58] 它们属于真菌类

[00:01:00] 现在我想考一考大家既能够在空中飞的又能够发光的是什么

[00:01:08] Ufo 啊

[00:01:10] 我听到有人说ufo

[00:01:11] 待会我们单聊

[00:01:13] 对

[00:01:13] 是萤火虫

[00:01:15] 目前自然界大概有2000种萤火虫

[00:01:18] 国内呢

[00:01:18] 只有150 种

[00:01:21] 萤火虫对我们来说

[00:01:22] 算是最熟悉的发光生物了

[00:01:24] 我们做创造一种发光的植物的最初灵感也来源于萤火虫

[00:01:31] 上世纪90 年代

[00:01:32] 我出生在美丽的湖北洪湖岸边

[00:01:36] 小时候啊

[00:01:37] 每到了夏天的夜晚

[00:01:38] 这些一闪一闪的萤火虫是最吸引小伙伴们的啦

[00:01:42] 我们呢

[00:01:43] 黑夜里就追着他跑

[00:01:44] 有时候经常会从那些田埂上掉到稻田里面或者水坑里面

[00:01:49] 把一些裤子啊衣服都弄脏的

[00:01:51] 所以也少不了父母的挨打

[00:01:54] 但是当我们看到这些萤火虫在玻璃瓶里面一闪一闪地发着光

[00:01:58] 伴随着我们入睡

[00:02:00] 心里还是很高兴的

[00:02:02] 可惜的是

[00:02:03] 到了第二天

[00:02:04] 当我们看到这些萤火虫全部都死了的时候

[00:02:07] 我就再也不敢捕捉萤火虫了

[00:02:09] 从小就非常好奇

[00:02:11] 这些萤火虫为什么会发光

[00:02:14] 十几年后

[00:02:15] 到了一个情窦初开的年龄

[00:02:17] 有一次我去云南游玩

[00:02:19] 到了一个山区

[00:02:20] 一到夜晚

[00:02:21] 整个山谷都是漫山遍野的萤火虫

[00:02:24] 太美了

[00:02:25] 此情此景在我脑海的第一个念头就是

[00:02:29] 可惜缺个女朋友啊

[00:02:31] 不过

[00:02:32] 在认识到女朋友这个问题比较难解决之后

[00:02:35] 我又在想

[00:02:36] 可不可以把萤火虫的发光元件安装到植物上面去

[00:02:41] 让植物也可以发光呢

[00:02:44] 到了大学

[00:02:45] 鬼使神差的学的生物

[00:02:47] 知道了萤火虫是怎么发光的

[00:02:49] 但是却不知道这个发光的背后有什么样的基因

[00:02:53] 也不知道怎么安装到植物上面去

[00:02:56] 2012 年

[00:02:58] 我有幸到中国科学院昆明动物研究所遗传资源与进化国家重点实验室学习

[00:03:04] 也知道了这背后的基因

[00:03:07] 也学到了一些基因编辑的技术

[00:03:09] 最重要的是结识了一群志同道合的小伙伴

[00:03:13] 天时地利人和

[00:03:15] 创造一种发光的植物

[00:03:17] 我们从2013年开始

[00:03:19] 我们收集了很多很多萤火虫的荧光素酶基因和荧光蛋白基因

[00:03:25] 我们利用传统的基因转化技术

[00:03:27] 把这些基因导入到不同植物的细胞核里面去

[00:03:31] 大家看这是一个植物细胞

[00:03:34] 紫色的呢是细胞核

[00:03:36] 绿色的是叶绿体

[00:03:37] 一般来说啊

[00:03:38] 一个植物细胞里面只有一个细胞核

[00:03:41] 叶绿体有几十到上百个

[00:03:44] 当我们把这些荧光素酶基因导入到不同植物的细胞核里面去

[00:03:49] 我们获得了很多阳性的愈伤组织

[00:03:51] 也是很多阳性的植株

[00:03:53] 这是我们团队一二十个人两年的奋斗结果

[00:03:56] 我们很开心

[00:03:57] 以为成功在即了

[00:04:00] 但是我们发现

[00:04:01] 发光太微弱了

[00:04:02] 你甚至只能用仪器在细胞水平检测到发光

[00:04:07] 团队很气馁

[00:04:09] 瞬间从压死个人到了几个人

[00:04:13] 我们发现其根本原因就是发光基因在植物中的表达量实在是太低太低了

[00:04:19] 没有任何的商业价值

[00:04:20] 我们的第一次研发尝试以失败告终

[00:04:24] 但是我们几个人得继续往前面走啊

[00:04:28] 我们就开始想着怎么解决这个表达量的问题

[00:04:32] 为了解决这个表量的问题

[00:04:34] 我们关注到一种技术

[00:04:35] 叫叶绿体转化技术

[00:04:37] 这个技术有很多优点

[00:04:40] 最重要的就是能够使植物使这个外源基因大量表达

[00:04:44] 解决我们最关键的问题

[00:04:46] 那么他怎么能够使我的外援经大量表达呢

[00:04:49] 上面也提到过了

[00:04:50] 一个植物细胞里面有几十到上百个液体

[00:04:54] 假如每一个叶绿体DNA 上面都有我的发光基因

[00:04:58] 那么这个发光的表达就能显著提高

[00:05:01] 按这个植物发出恶眼可见的光变有可能了

[00:05:06] 有了解决思路

[00:05:07] 你用习大大的话说

[00:05:08] 撸起袖子加油干

[00:05:12] 嗯

[00:05:13] 所以我们团队攻克了一个又一个的技术难题

[00:05:17] 我们从无到有建立了这个叶绿体转化技术

[00:05:21] 当我们把这个呃荧光素酶基因转入到这个植物的叶绿体中

[00:05:26] 我们发现这个发光还是很微弱

[00:05:30] 所以大家看一下

[00:05:32] 这是萤火虫的发光原理图

[00:05:34] 在萤火虫的发光元件里面有荧光素和荧光素酶

[00:05:40] 荧光素在荧光素酶和氧气的催化作用下发生发光反应是放出光

[00:05:46] 所以我们小时候啊

[00:05:47] 捕捉那些萤火虫

[00:05:48] 放到玻璃瓶里面去

[00:05:50] 这些发光就越来越微弱

[00:05:52] 到第二天他就会死去

[00:05:54] 是因为他们缺少了氧气

[00:05:56] 现在呢

[00:05:57] 虽然我们把这些荧光素酶基因转入到了植物细胞的叶绿体里面去

[00:06:01] 但是形成发光反应的底物荧光素

[00:06:05] 它的基因是不清楚的

[00:06:07] 我们只能外加体悟

[00:06:09] 按这个植物去吸收

[00:06:11] 大家想一想

[00:06:11] 这种发光的反应效率必然是很低的

[00:06:14] 所以基于前期的工作

[00:06:16] 我们团队几个人呢

[00:06:17] 就进入了深入的讨论

[00:06:19] 我们讨论的结果就是要让这个植物发出肉眼可见的光

[00:06:24] 我们还需要找到更好的发光基因

[00:06:28] 所以我们又重新地前行

[00:06:31] 我们经过大量的文献调研和不知道多少次的讨论

[00:06:35] 海洋发光细菌的发光基因系统引起了我们的强烈兴趣

[00:06:40] 从表观来说

[00:06:42] 发光细菌如此小的一个个体

[00:06:44] 但是他们却可以照亮整个海滩

[00:06:47] 那我的植物细胞里面的每一个叶绿体可不可以跟这些发光细菌一样

[00:06:53] 一起发出的光也可以看起来如此的灿烂

[00:06:57] 从基因层面来说

[00:06:59] 这个发光基因系统被研究的很清楚

[00:07:01] 它的酶和底物通路基本清楚

[00:07:03] 不需要外界的任何帮助

[00:07:05] 完全属于自产自给自足

[00:07:08] 只要这个植物生长的越好

[00:07:09] 那么它发光就会越亮

[00:07:11] 所以我们打起精神

[00:07:13] 呃

[00:07:14] 我们首先把这个发光基因转入到大肠杆菌里面去

[00:07:19] 然后

[00:07:19] 我们经过细心的照料

[00:07:21] 当我们看到这个发大肠杆菌的发光效果

[00:07:24] 如此之好之后

[00:07:25] 我们心里有了底气

[00:07:29] 然后我们开始进行高强度进行植物转化

[00:07:32] 我们把这些发光基因系统利用基因枪的物理攻击

[00:07:36] 在不破坏叶绿体基因组任何一个简介的前提下

[00:07:41] 定点导入到我们设计好的叶绿体基因组的目的位置上

[00:07:46] 几个月的艰苦工作

[00:07:48] 我们成功获得了第一个阳性的愈伤组织

[00:07:52] 在为阶段性的成果欣喜之余

[00:07:54] 我们很快发现

[00:07:55] 这个颜色愈伤组织发光亮度还是不够强

[00:07:59] 甚至很多原本是阳性的愈伤组织

[00:08:02] 再经过组织培养之后

[00:08:04] 反而丢失了发光基因的现象

[00:08:07] 那段时间我们是很紧张的

[00:08:09] 就好像你怀着孕

[00:08:11] 还有两个月待产

[00:08:12] 医生突然告诉你说孩子的心电图很微弱

[00:08:15] 一样你会特别担心

[00:08:18] 所以针对这个工作

[00:08:19] 我们又开始进行全面的调研

[00:08:22] 最后

[00:08:22] 为了解决这个问题

[00:08:23] 我们开发了能够快速准确检测发光基因在叶绿体基因组中含量的技术

[00:08:30] 含量高的呢

[00:08:31] 我们就继续培养

[00:08:32] 有点像我们现在的产前诊断

[00:08:35] 通过产前诊断出的愈伤组织能不能够发光

[00:08:39] 我们心里还是没有谱

[00:08:41] 毕竟自然界中有那么多的发光生物

[00:08:43] 但就是没有发光植物所以创造一种能够发光的植物也不是一件容易的事情吧

[00:08:50] 科学的魅力

[00:08:51] 除了不断的勇攀高峰

[00:08:52] 不断的失败也是其重要组成部分

[00:08:55] 所以

[00:08:56] 当我们第一次进暗室观察这些通过诊断筛选出来的愈伤组织的时候

[00:09:00] 我们内心已经做好了实验失败的准备

[00:09:04] 我记得很清楚

[00:09:06] 那是一个周六的夜晚

[00:09:08] 我媳妇儿那时候还是女朋友

[00:09:11] 她过来了

[00:09:12] 陪我加班

[00:09:13] 他为了犒劳我

[00:09:14] 特意让我带着三个橘子去按时吃

[00:09:17] 我呢

[00:09:17] 一个人就在暗室里面吃着橘子

[00:09:20] 我们自己的案是很简单的事

[00:09:22] 大家常用的防晒用的宣传架和那些黑纱布搭建的面积也很小

[00:09:28] 我呢

[00:09:28] 就在里面吃了橘子

[00:09:29] 适应那个黑暗

[00:09:31] 克服孤独

[00:09:32] 当我吃完最后一瓣橘子的时候

[00:09:34] 哎

[00:09:34] 我突然发现眼前一亮

[00:09:36] 我以为是眼睛冒星光

[00:09:38] 我揉了揉

[00:09:39] 那些发光的强度好像来自于愈伤组织

[00:09:43] 我在熬了哦

[00:09:44] 他们量了

[00:09:46] 他们量了

[00:09:46] 他们真的凉了

[00:09:49] 我的心跳瞬间从120 到18 0

[00:09:51] 我跳起来

[00:09:52] 我跑出去

[00:09:53] 我抱着我媳妇

[00:09:54] 我说了一句

[00:09:54] 我记得很清楚

[00:09:55] 媳妇儿

[00:09:56] 你不用工作了

[00:09:57] 当然

[00:09:58] 我说这句话并不是说我大男子主义精神很强

[00:10:01] 而是那个时候他在昆明工作很不开心

[00:10:04] 我呢

[00:10:04] 收入也低

[00:10:05] 我们俩的生活比较窘迫

[00:10:07] 当然现在来看也没有什么改变

[00:10:09] 跟房价一对比还是很窘迫

[00:10:13] 呃

[00:10:13] 现在呢

[00:10:14] 我想跟大家一起回顾一下我们当时看到的发光植物

[00:10:18] 大家看到的这个发光植物呢

[00:10:20] 是我们团队第一代的发光植物

[00:10:23] 这是一个我们使用的一个模式

[00:10:24] 生物烟草为什么使用烟草呢

[00:10:27] 是因为烟草它的培植周期很短

[00:10:29] 我们可以快速看到我们这个发光肌的效果

[00:10:33] 这个里面有一些那些培养基

[00:10:35] 我们给他们最适宜的温度

[00:10:40] 这些烟草在普通的关照下

[00:10:42] 他们跟普通的植物是基本上没有任何的异样的

[00:10:46] 现在我们进入暗室观察

[00:10:48] 我们先进入暗室之后

[00:10:49] 呃也需要适应黑暗

[00:10:51] 你才能慢慢看到1 .1 点点的亮光

[00:10:54] 但是随着时间的推移

[00:10:56] 这些观念会越来越强

[00:10:58] 现在我们开始看它的侧面

[00:11:02] 现在我们把瓶子扭转一下

[00:11:07] 就可以看到这个植物的全貌

[00:11:15] 现在

[00:11:20] 现在大家对我们的发光组委的基本了解

[00:11:22] 你们应该体会到我当时心跳是怎么从120 到18 0 的了吧

[00:11:27] 所以在这里我也感谢我们团队那几个人

[00:11:29] 真的是一直在互相的鼓励

[00:11:31] 互相的坚持

[00:11:33] 呃

[00:11:33] 当我们发光植物亮了的时候

[00:11:36] 我们创造一种发光的植物

[00:11:37] 我们终于从零到了一

[00:11:39] 有了这个一

[00:11:40] 我们就能做到更多在发光足上面更好的想法

[00:11:44] 有了这个一

[00:11:44] 我们就要做更多更有意义的事情

[00:11:47] 目前呢

[00:11:48] 我们正在研发发光强度更高的发光植物

[00:11:51] 同时呢

[00:11:52] 我们正在翻译组装几种多肉植物的叶绿体基因组

[00:11:56] 我们计划研发出发光多肉甚至是发光花卉

[00:12:00] 我们的第一代的发光植物呢

[00:12:02] 有点像个小傻瓜

[00:12:03] 因为他总是不分昼夜地就在那里发着光

[00:12:07] 所以未来呢

[00:12:08] 我们计划只要这个植物在夜晚发光

[00:12:11] 这样它就能储存更多的能量

[00:12:13] 甚至啊

[00:12:14] 我们还打算给这个发光植物安装一个甲醛感应器

[00:12:17] 比如说大家的房间里面的甲醛含量比较高的时候

[00:12:20] 那么它的发

[00:12:21] 它就能发出更强的光亮

[00:12:23] 所以我现在小结一下吧

[00:12:26] 我觉得有一个天马行空的想法很重要

[00:12:29] 虽然这个想法的各种技术只是一个工具

[00:12:32] 所以重要的还是创新的想法

[00:12:35] 其次是执行

[00:12:36] 特别是科研特别重要

[00:12:38] 比如说你光有想法

[00:12:40] 你不动手去动手

[00:12:41] 去实验

[00:12:41] 你永远不知道结果是什么样子

[00:12:43] 中间还会出现什么样的意外

[00:12:45] 所以我们还要解决各种各样的问题

[00:12:48] 而我现在回想我们整个项目做得最好的一点

[00:12:50] 就是我们把每一步

[00:12:52] 甚至是很小的一步

[00:12:54] 我们都自控的非常清楚

[00:12:56] 不留任何的疑虑

[00:12:58] 从载体构建到转化到跟踪

[00:13:01] 这些发

[00:13:01] 跟踪这些发光基因在我细胞中的含量等等

[00:13:04] 我们尽全力做到最好

[00:13:06] 结果也就水到渠成了

[00:13:09] 当我们发光植物做出来之后

[00:13:12] 我们云南最大的媒体春城晚报首先报道了后面

[00:13:16] 西南科技、新华社等等也重点报道

[00:13:19] 选择消息的传播啊

[00:13:21] 有人鼓舞

[00:13:22] 有人质疑

[00:13:23] 我们的初衷是创造一种无害于人和环境的全新的观赏植物

[00:13:28] 赋予传统观赏植物新的含义

[00:13:31] 这也是我们愿意把成果分享出来的原因

[00:13:34] 对我们团队来说

[00:13:35] 我们不希望科研纸的题目就在实验室

[00:13:37] 我们更希望听到来自社会和市场的声音

[00:13:41] 这也是我们不断进步优化的灵感来源和动力

[00:13:45] 有人质疑

[00:13:45] 我们创造一种自然界中没有的发光植物

[00:13:48] 是在违背进化

[00:13:49] 而事实上呢

[00:13:51] 自然界中发生误发光是一种普遍现象

[00:13:55] 大自然中大约有700种生物是可以发光的

[00:13:58] 也有很多关于发光植物的发现

[00:14:00] 但基本上都是因为这些植物富含磷质而释放出磷化氢气体

[00:14:06] 这些磷化氢气体在大气中的燃点是很低的

[00:14:09] 所以他们能够发生自燃

[00:14:10] 使这个植物发出淡蓝色的光

[00:14:12] 但并非是这个植物本身发光

[00:14:14] 而我们大自然界中有很多是可以发光的

[00:14:17] 比如说有发光的动物

[00:14:19] 有发光的微生物

[00:14:20] 有发光的真菌

[00:14:22] 发光的动物如萤火虫

[00:14:25] 真菌如蘑菇

[00:14:26] 微生物

[00:14:26] 发光细菌等等

[00:14:27] 他们都是可以发光的

[00:14:29] 那么

[00:14:30] 这些生物为什么要发光呢

[00:14:33] 萤火虫发光是为了吸引异性求我

[00:14:37] 一般来说是雄性的萤火虫来吸引雌性的萤火虫

[00:14:41] 蘑菇发光是为了吸引昆虫来给它传播孢子

[00:14:45] 达到繁殖的目的

[00:14:47] 像水母发光

[00:14:48] 它是为了诱捕食物

[00:14:51] 这些对生物而言

[00:14:52] 这些发光总是充满吸引力的

[00:14:54] 而且在自然界中

[00:14:55] 很多生物都是具有趋光性的

[00:14:58] 最新的研究也表明

[00:15:00] 在活细胞体内的大分子是可以在自然条件下发出荧光的

[00:15:05] 甚至这些生物发光已经广泛运用到我们生活的方方面面

[00:15:09] 比如说萤火虫的荧光素酶基因

[00:15:12] 已经大大推动了我们生物研究的进程

[00:15:14] 发光细菌广泛用于检测水中的有毒物质

[00:15:18] 还有发关于他的研究

[00:15:21] 鳄鱼的生活习性等等

[00:15:23] 在这个生物多样性的时代

[00:15:25] 我们相信每一个基因都有它存在的价值

[00:15:29] 就好像每个人一样

[00:15:30] 存在即合理

[00:15:31] 所以发光基因和植物的结合

[00:15:34] 它也可以促进我们这个社会和谐发展

[00:15:38] 比如说我们小时候经常能看到的那些萤火虫

[00:15:42] 但是因为光污染和水污染

[00:15:45] 这些萤火虫已经消失在我们生活的周围

[00:15:48] 但是

[00:15:49] 正是因为人们对这些闪闪发光的生物具有强烈的好奇心

[00:15:53] 所以才有那么多的商业放飞

[00:15:55] 但是

[00:15:56] 这些商业放飞的代价就是成千上万的萤火虫在几天内逐渐死去

[00:16:02] 在我们生活的环境是在不断的快速变化

[00:16:06] 我们相信发光植物在新时代下是可以成为人类的好朋友

[00:16:11] 每当夜幕降临的时候

[00:16:14] 在家庭里面

[00:16:15] 在酒店里面

[00:16:17] 他们可以发出温柔的光芒

[00:16:19] 它们可以使我们再做情侣之间新的爱情定物

[00:16:22] 也可以是小朋友们驱赶黑暗的光明女神

[00:16:25] 甚至是一个小台灯

[00:16:27] 它还可以为我们照亮前行的道路

[00:16:30] 为我们这个社会带来和谐

[00:16:32] 这是他们最大的价值所在

[00:16:35] 我们有幸生活在这个科技大爆发的时代

[00:16:38] 尽管我们无法预测未来的世界是什么样子

[00:16:41] 但是我们可以利用我们所掌握的技术

[00:16:45] 当做一个工具

[00:16:46] 对未来的一份美好憧憬

[00:16:48] 去建造一个更加和谐、更加美好的未来

[00:16:52] 我的演讲到此结束

[00:16:54] 谢谢大家