微藻点亮城市——如何用微藻的发光性实现生物照明

藻类发出的蓝光

自1879年爱迪生发明电灯以来,照明发生了巨大的变化。

灯光下的城市
灯光下的城市

目前的LED灯虽极大地降低了电耗,但它们仍然使用相同的能源且会加剧全球的温室效应,因为大部分电能仍然来自石油和煤的燃烧。

我们需要新的方式来产生照明。

美国科学家们对发光藻类已经研究了一段时间,但从来没有计划用藻类来实现整个生物发光系统。丹麦科技大学对这个课题进行研究,表明将来有一天或许整个城市都可以用发光生物的绿松石色的蓝光进行照明

当然,目前有很多问题需要进行解决。我们可能需要将生物发光微藻的基因转入到其他高等植物中,或许高等植物能更加有效地发出光照。

 

微藻照亮黑暗

微藻中的鞭毛藻在夜晚可以发出强烈的蓝光。这种现象称为生物发光性。

藻类发出的蓝光
藻类发出的蓝光

在温暖季节的特定时间段内,从巴西到澳大利亚的赤道区域常常能见到这些藻类发出的蓝光

 

两种分子结合产生光

尽管人们在2500年前就观察到这现象,但我们仍然对藻类产光原理知之甚少。

当它们被摇晃时藻类产生蓝光,例如它们被海浪击中后。

有两个生物物质对产生光很重要,分别是荧光素酶(Luciferase)和荧光素(luciferin)

当藻类被晃动时,一系列的细胞化学反应激发,造成PH下降至6时,使得荧光素酶被激活,它结合荧光素,通过氧化反应转移能量给荧光素,这种能量以蓝光的形式进行释放。

转移能量
转移能量

至目前,这些仅是理论并没有通过实验验证。

 

生物发光细胞及生物灯

藻类使用阳光通过光合作用来开展多种生化反应活动。

你可以将微藻看做一个由阳光驱动的微小“灯泡”,它们在白天“充电”,晚上产生蓝光。

地球上有很多生物发光性动物,真菌和细菌。它们都需要食物和能量来产生光。藻类利用阳光和二氧化碳,它们都是无限的,环境友好的,碳中性的能量和物质。

可持续发展城市需要生物灯。

当微藻在封闭的容器内生长时,它们可作为生物灯,可以作为灯泡来照亮城市,商店,大楼,道路及停车场。

发光性藻类是作为生物灯的第一步,但仍然有许多挑战需要克服。藻类需要不定的摇晃来产生光照,这是一个问题。同时,由于它们的能量有限,发光仅能维持很短的时间。

 

实现生物灯仍需大量的研究工作 

实现不用摇晃且可以整晚照明的生物灯,需要考虑全新的策略。

目前,我们正在寻找出示那个基因控制发光,然后就进其转移至其他光合生物,如高等植物,建立可以整晚产生照明的发光性植物。

我们还需要花费很多时间来开展研究。不过终有一天,想象步入到一个完全沐浴在由植物产生的蓝光的夜晚城市中。

 

本文转自公众号 微藻技术与产业  https://mp.weixin.qq.com/s/lX9gRs9YvY3PKeswL_cp0Q

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