微藻點亮城市——如何用微藻的發(fā)光性實現生物照明

藻類發(fā)出的藍光

自1879年愛迪生發(fā)明電燈以來,照明發(fā)生了巨大的變化。

燈光下的城市
燈光下的城市

目前的LED燈雖極大地降低了電耗,但它們仍然使用相同的能源且會加劇全球的溫室效應,因為大部分電能仍然來自石油和煤的燃燒。

我們需要新的方式來產生照明。

美國科學家們對發(fā)光藻類已經研究了一段時間,但從來沒有計劃用藻類來實現整個生物發(fā)光系統(tǒng)。丹麥科技大學對這個課題進行研究,表明將來有一天或許整個城市都可以用發(fā)光生物的綠松石色的藍光進行照明

當然,目前有很多問題需要進行解決。我們可能需要將生物發(fā)光微藻的基因轉入到其他高等植物中,或許高等植物能更加有效地發(fā)出光照。

 

微藻照亮黑暗

微藻中的鞭毛藻在夜晚可以發(fā)出強烈的藍光。這種現象稱為生物發(fā)光性。

藻類發(fā)出的藍光
藻類發(fā)出的藍光

在溫暖季節(jié)的特定時間段內,從巴西到澳大利亞的赤道區(qū)域常常能見到這些藻類發(fā)出的藍光

 

兩種分子結合產生光

盡管人們在2500年前就觀察到這現象,但我們仍然對藻類產光原理知之甚少。

當它們被搖晃時藻類產生藍光,例如它們被海浪擊中后。

有兩個生物物質對產生光很重要,分別是熒光素酶(Luciferase)和熒光素(luciferin)

當藻類被晃動時,一系列的細胞化學反應激發(fā),造成PH下降至6時,使得熒光素酶被激活,它結合熒光素,通過氧化反應轉移能量給熒光素,這種能量以藍光的形式進行釋放。

轉移能量
轉移能量

至目前,這些僅是理論并沒有通過實驗驗證。

 

生物發(fā)光細胞及生物燈

藻類使用陽光通過光合作用來開展多種生化反應活動。

你可以將微藻看做一個由陽光驅動的微小“燈泡”,它們在白天“充電”,晚上產生藍光。

地球上有很多生物發(fā)光性動物,真菌和細菌。它們都需要食物和能量來產生光。藻類利用陽光和二氧化碳,它們都是無限的,環(huán)境友好的,碳中性的能量和物質。

可持續(xù)發(fā)展城市需要生物燈。

當微藻在封閉的容器內生長時,它們可作為生物燈,可以作為燈泡來照亮城市,商店,大樓,道路及停車場。

發(fā)光性藻類是作為生物燈的第一步,但仍然有許多挑戰(zhàn)需要克服。藻類需要不定的搖晃來產生光照,這是一個問題。同時,由于它們的能量有限,發(fā)光僅能維持很短的時間。

 

實現生物燈仍需大量的研究工作?

實現不用搖晃且可以整晚照明的生物燈,需要考慮全新的策略。

目前,我們正在尋找出示那個基因控制發(fā)光,然后就進其轉移至其他光合生物,如高等植物,建立可以整晚產生照明的發(fā)光性植物。

我們還需要花費很多時間來開展研究。不過終有一天,想象步入到一個完全沐浴在由植物產生的藍光的夜晚城市中。

 

本文轉自公眾號 微藻技術與產業(yè) ?https://mp.weixin.qq.com/s/lX9gRs9YvY3PKeswL_cp0Q

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