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解密電影《阿凡達》：植物會發光？花草可以和人說話？

    真的有會發光的植物嗎？花草可以和人說話交流嗎？植物的種子可以像水母一樣飄在天空然后落腳繁殖嗎？當大氣中的二氧化碳多到必須戴面具呼吸，植物是否會真的得“巨人癥”……

    影片《阿凡達》帶來對“綠色星球”的一切幻想，當你坐在影院，對潘多拉星球上郁郁蔥蔥、奇妙的森林發出驚嘆時，其實，這些令人嘆為觀止的美妙植物，就生活在你的身邊。

    潘多拉星球上的奇妙生物

    靈魂出竅體驗

    重機械外骨骼戰爭機器

    這些都是疑問。不過，如果你閱讀了植物學家為《阿凡達》創作的《生存指南》；如果你到南京中山植物園溫室館聽聽科學家喂養花草的故事，那么，你就找到了答案。

    植物學家忙著“招供”

    就像男主角杰克初次到達潘多拉星球時，被許多如發光水母一樣的“希望樹”種子包圍，《阿凡達》從一開始，就把森林里的奇妙美景用幻想來實現。

    可以當房子居住的參天巨樹、色彩斑斕神氣活現的茂密雨林、到了晚上還會發出光芒的花草、蘑菇……當這個“奇幻花園”在去年12月出現在北美的電影院時，引起了無數觀眾的好奇。人們跑到《阿凡達》的電影網站留言：哪里來的這么多奇怪植物？能不能打造一個“潘多拉莊園”，讓大家不用去熱帶雨林，就能體會保護雨林的快樂？

   由于對森林的描繪太美妙，在12月中旬，導演卡梅隆推出了《阿凡達：生存指南》這本科普書。在書里，美國加州大學河濱分校的植物學和植物科學部主席朱迪·霍爾特等一幫為電影做科學設計的科學家們，紛紛出來“招供”。

   在專訪被問及“地球上的植物在150年以后，是不是就是如你所描繪的那樣”時，朱迪說：“并非這樣，我想說的是關于對環境的適應，包括大氣、土壤和重力。”

   CO2讓植物患巨人癥

    朱迪學的是雜草學，但現在教學的是植物學，她所研究的主要課題目前是植物間的交流。他們的實驗室，就是行走在世界各地尋找“會說話的植物。”為了滿足大家的好奇心，在《阿凡達：生存指南》中，她對潘多拉星球的植物進行了分類。

    “漂浮的希望樹種子，其實借鑒了海洋中的水母造型，讓它們成了‘空中水母’。”這是電影開始后最燦爛的一筆；而第一個出場的，是一種類似含羞草一樣發著粉紅光芒的“蘑菇”，“蘑菇的花瓣為紅色螺旋葉片，它能達到三四米高，并在發覺自己被觸碰時立即收縮，其實，它是一種食蟲植物”；而被地球人炸毀的高大榕樹，它的造型，取自人們熟悉的“蘇鐵”；還有，電影中，留著長長“胡須”，在救人時發光的，其實來自“鬼面樹”……

    所以，電影里出現的所有植物，其實都來自地球。“潘多拉星球上出現的這些植物，為什么造型都會如此奇特。另一方面，這些植物被‘放大’，比現實中大出數十倍，如同得了巨人癥一樣。”這是最讓人們好奇的一點。

    朱迪對此解釋：“潘多拉星球上有著惡劣的空氣，其中高濃度的二氧化碳，讓人不能直接呼吸。同時，空氣中大量的硫化氫等污染氣體，還會導致強大的磁場。在這種環境，對于植物進化來說，就會使它們患上‘巨人癥’。”因此，這種寓意也有一點現實基礎：地球上的二氧化碳濃度正在升高。

    植物園有發光植物

    聽完了植物學家的“招供”，回到現實，這么多的植物中，當真會有夜晚發光的植物嗎？南京中山植物園研究多漿多肉植物的專家耿蕾，盡管還沒有看過《阿凡達》，但聽完記者對電影里森林的描述，她說一定要去看，并且告訴記者，她現在“服侍”的兩種蘆薈，夜里就能發光。

    一種叫“不夜城”，另一種叫“唐力士”，它們都來自南非。耿蕾告訴記者，這兩種蘆薈2007年時來南京，前一種她事先就知道到了夜晚會發光，而后一種是晚上加班時的偶然發現。

    她說，“那天晚上準備走了，關了溫室里的燈，就發現密密麻麻的小白光從草叢里閃出來。”一開始，她以為是沙土，但走到跟前，才發現是唐力士身上那些半透明狀的白刺發出來的光。“其實，這兩種自身會發光的植物，和它們從土壤中吸收的成分有關。由于它們都喜歡磷肥，種的時候會加一些石灰在土壤里，不然它們會腐爛。”

    所以，吸收了大量磷的成分和鈣質，植物葉面上那些角質層上的白刺，就會在黑暗里發出光來。“實際上，大葉片的植物由于喜歡氮肥，所以都不發光，但角質層比較厚的那些植物，如大戟科的一些植物，確實會發光。”她說，比如一些在海邊生長的仙人球。

    人工發光影響植物光合

    《阿凡達》中的發光植物太多，導致到了晚上，森林就一片璀璨。其實，為了培育出“發光植物”，美國加州大學的生物學家就完成了這項生物克隆。

    加州大學的生物學家，用的是一種特殊的內切割酶嫁接技術。他們把螢火蟲細胞核內的發光基因“剪”下來，并用聯接酶將其“縫合”到一種作為移植媒介的細菌身上，經過培養再讓它感染煙草植株。這些植物長成后，就成了一株株發光植物，夜晚降臨，它們就發出一片紫藍色的熒光。不過，這藍光，只能在儀器下看到。

　　而2003年時，國內某大學的生物科學家，在草花、鮮切花上進行試驗，用添加熒光酶的方式，來水培這些植物。結果是發光了，但時間短、亮度低，而且鮮切花也死得快。所以，朱迪·霍爾特也摒棄了電影里植物發藍光的構想，改成了綠色。

    耿蕾說，在植物的表面浸泡或噴灑熒光素或夜光粉，讓這些物質吸附于有生命植物的表面。這雖能達到好的發光效果，但植物隨時都要進行與外界的能量與氣體交換，噴灑浸泡后的植物或花朵表面的氣孔被堵塞，就會導致對整個植株代謝的危害與局部的傷害。

    植物“說話”靠無聲的抗議

    在潘多拉星球上，納威人可以用辮子和動物、植物直接交流。現實里，人們可以和植物說話嗎？耿蕾告訴記者“當然”。她說，“植物是有語言的，只不過我們了解得太少。”

    她舉例說：“我們說我們在館里面種生石花，一開始把它種在大戟科植物的旁邊，而大戟科一些植物是會釋放毒素的。幾天下來，生石花就爛掉了。這兩種植物都在抗議，告訴我們應該怎么栽培。雖然它們不張口說話，但我們知道這是無聲的抗議。”

    而另外的“對話”是在植物之間，植物和鄰居“私下聯絡”，比如仙人球突然感到自己被蟲咬刺痛，它會馬上“招呼”旁邊的伙伴，釋放出一種揮發性的茉莉酮酸，這是一種“體味”信號，告訴周圍的伙伴提防蟲子。

    雖然科學家對植物說話還沒有太全面的了解，不過，《阿凡達》里的格蕾絲·奧古斯汀博士，卻代表所有植物學家的決心：即使在自己將死的時刻，睜開眼睛看到“希望樹”的光芒，她想到的也是：“我得采集些樣本回去。”

    《阿凡達》背后的科學

    事實上，《阿凡達》的導演卡梅隆還是美宇航局的科學顧問，參與研究用于火星探測任務的相機，他對待科學的態度素來嚴謹，《阿凡達》中所展現的先進技術場景也就不足為奇。

    靈魂出竅體驗

    《阿凡達》描述：借助先進的界面設備，人類可以采用“心靈感應”之術“驅動”化身，令其像納威人一樣體驗潘多拉的環境。男主角杰克·薩利在雙胞胎兄弟死后，加入了這個計劃。對于杰克來說，這個悲劇性事件的確給了他一絲安慰：由于在戰爭中受傷，他只能依靠輪椅行動，而現在，通過他的化身，杰克恢復了行動能力。

    科學事實：為實現《阿凡達》中所描述的景象，科學家曾實施了大量研究，試圖將生物“濕件”(一種模仿生物系統及結構的智能程序)融入機械硬件。對人機界面研究的部分目標事實上就是，賦予像杰克這樣的殘疾人以活動能力。

    美國杜克大學神經系統學家尼古萊利斯是一個多國科學家參與的研究計劃“重新行走項目”的首席科學家，該項目正在開發外骨骼“神經假體”設備，這套裝置可以披在癱瘓者的身體上，從大腦接收指令。去年，尼古萊利斯及其同事展現了迄今此類技術中最強有力的證明。

    在位于北卡羅來納州的實驗室，研究人員訓練一只獼猴在跑步機上直立行走。接著，他們從插在獼猴腦部的電極獲取神經信號，通過互聯網將這些信號連同視頻一起發給日本的實驗室。在這個實驗室，一個機器人可以隨獼猴做出同樣的動作。

    重機械外骨骼戰爭機器

    《阿凡達》描述：為了工作、戰斗和穿越“潘多拉”雨林地區，人類穿上了“增強機動平臺”(簡稱AMP)服。從這臺機器的座位上，操作人員手臂和胳膊的活動會傳遞給AMP服的外部肢體，得到“增強”。操作人員擺動手臂，擺幅雖只有幾英寸，但AMP服相應的金屬臂卻可揮動周長10英尺(約合3.05米)的圓弧。AMP服會讓操作人員變身“大力神”，對于太空海軍陸戰隊員來說，手提龐大的30毫米自動大炮參加戰斗，就如一個人扛步槍般輕松。

    科學事實：幾十年來，美國軍方一直在開發有動力裝置的外骨骼服，可以讓士兵攜帶重型裝備參加行動，幫助實施救援任務、工程作業、受傷康復。2000年以來，美國國防部高級研究計劃局根據“增強人類性能的外骨骼”項目，資助了各種各樣的研究，包括對雷神薩柯斯研究團隊的支持。他們開發的機器名為“XOS”，重150磅(約合70公斤)，可以安在人的手臂、胳膊和背部。

    這套鋁制機器人裝置的水力學原理可以讓使用者數百次舉起200磅(約合90公斤)的重物也絲毫不覺得累，而且用起來非常便捷，使用者可以自如地爬樓梯或踢足球。XOS的一個重要缺陷是需要獨立驅動。眼下，XOS仍需要一個外部電源。麻省理工學院、加州大學伯克利分校和本田汽車等機構和企業的研究小組正在開發適于下肢使用的類似機器。