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解密電影《阿凡達(dá)》：植物會(huì)發(fā)光、和人說話？

　　真的有會(huì)發(fā)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(dāng)大氣中的二氧化碳多到必須戴面具呼吸，植物是否會(huì)真的得“巨人癥”……

　　影片《阿凡達(dá)》帶來對(duì)“綠色星球”的一切幻想，當(dāng)你坐在影院，對(duì)潘多拉星球上郁郁蔥蔥、奇妙的森林發(fā)出驚嘆時(shí)，其實(shí)，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(yàn)

　　重機(jī)械外骨骼戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器

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

　　植物學(xué)家忙著“招供”

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

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

　　由于對(duì)森林的描繪太美妙，在12月中旬，導(dǎo)演卡梅隆推出了《阿凡達(dá)：生存指南》這本科普書。在書里，美國(guó)加州大學(xué)河濱分校的植物學(xué)和植物科學(xué)部主席朱迪·霍爾特等一幫為電影做科學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)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(shí)，朱迪說：“并非這樣，我想說的是關(guān)于對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，包括大氣、土壤和重力。”

　　CO2讓植物患巨人癥

　　朱迪學(xué)的是雜草學(xué)，但現(xiàn)在教學(xué)的是植物學(xué)，她所研究的主要課題目前是植物間的交流。他們的實(shí)驗(yàn)室，就是行走在世界各地尋找“會(huì)說話的植物。”為了滿足大家的好奇心，在《阿凡達(dá)：生存指南》中，她對(duì)潘多拉星球的植物進(jìn)行了分類。

　　“漂浮的希望樹種子，其實(shí)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(gè)出場(chǎng)的，是一種類似含羞草一樣發(fā)著粉紅光芒的“蘑菇”，“蘑菇的花瓣為紅色螺旋葉片，它能達(dá)到三四米高，并在發(fā)覺自己被觸碰時(shí)立即收縮，其實(shí)，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(zhǎng)長(zhǎng)“胡須”，在救人時(shí)發(fā)光的，其實(shí)來自“鬼面樹”……

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

　　朱迪對(duì)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(shí)，空氣中大量的硫化氫等污染氣體，還會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)大的磁場(chǎng)。在這種環(huán)境，對(duì)于植物進(jìn)化來說，就會(huì)使它們患上‘巨人癥’。”因此，這種寓意也有一點(diǎn)現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)：地球上的二氧化碳濃度正在升高。

　　植物園有發(fā)光植物

　　聽完了植物學(xué)家的“招供”，回到現(xiàn)實(shí)，這么多的植物中，當(dāng)真會(huì)有夜晚發(fā)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(dá)》，但聽完記者對(duì)電影里森林的描述，她說一定要去看，并且告訴記者，她現(xiàn)在“服侍”的兩種蘆薈，夜里就能發(fā)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(shí)來南京，前一種她事先就知道到了夜晚會(huì)發(fā)光，而后一種是晚上加班時(shí)的偶然發(fā)現(xiàn)。

　　她說，“那天晚上準(zhǔn)備走了，關(guān)了溫室里的燈，就發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)是唐力士身上那些半透明狀的白刺發(fā)出來的光。“其實(shí)，這兩種自身會(huì)發(fā)光的植物，和它們從土壤中吸收的成分有關(guān)。由于它們都喜歡磷肥，種的時(shí)候會(huì)加一些石灰在土壤里，不然它們會(huì)腐爛。”

　　所以，吸收了大量磷的成分和鈣質(zhì)，植物葉面上那些角質(zhì)層上的白刺，就會(huì)在黑暗里發(fā)出光來。“實(shí)際上，大葉片的植物由于喜歡氮肥，所以都不發(fā)光，但角質(zhì)層比較厚的那些植物，如大戟科的一些植物，確實(shí)會(huì)發(fā)光。”她說，比如一些在海邊生長(zhǎng)的仙人球。

　　人工發(fā)光影響植物光合

　　《阿凡達(dá)》中的發(fā)光植物太多，導(dǎo)致到了晚上，森林就一片璀璨。其實(shí)，為了培育出“發(fā)光植物”，美國(guó)加州大學(xué)的生物學(xué)家就完成了這項(xiàng)生物克隆。

　　加州大學(xué)的生物學(xué)家，用的是一種特殊的內(nèi)切割酶嫁接技術(shù)。他們把螢火蟲細(xì)胞核內(nèi)的發(fā)光基因“剪”下來，并用聯(lián)接酶將其“縫合”到一種作為移植媒介的細(xì)菌身上，經(jīng)過培養(yǎng)再讓它感染煙草植株。這些植物長(zhǎng)成后，就成了一株株發(fā)光植物，夜晚降臨，它們就發(fā)出一片紫藍(lán)色的熒光。不過，這藍(lán)光，只能在儀器下看到。

　　而2003年時(shí)，國(guó)內(nèi)某大學(xué)的生物科學(xué)家，在草花、鮮切花上進(jìn)行試驗(yàn)，用添加熒光酶的方式，來水培這些植物。結(jié)果是發(fā)光了，但時(shí)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(fā)藍(lán)光的構(gòu)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(zhì)吸附于有生命植物的表面。這雖能達(dá)到好的發(fā)光效果，但植物隨時(shí)都要進(jìn)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(huì)導(dǎo)致對(duì)整個(gè)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(dòng)物、植物直接交流。現(xiàn)實(shí)里，人們可以和植物說話嗎？耿蕾告訴記者“當(dāng)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?cè)陴^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(huì)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(yīng)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(duì)話”是在植物之間，植物和鄰居“私下聯(lián)絡(luò)”，比如仙人球突然感到自己被蟲咬刺痛，它會(huì)馬上“招呼”旁邊的伙伴，釋放出一種揮發(fā)性的茉莉酮酸，這是一種“體味”信號(hào)，告訴周圍的伙伴提防蟲子。

　　雖然科學(xué)家對(duì)植物說話還沒有太全面的了解，不過，《阿凡達(dá)》里的格蕾絲·奧古斯汀博士，卻代表所有植物學(xué)家的決心：即使在自己將死的時(shí)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(dá)》背后的科學(xué)

　　事實(shí)上，《阿凡達(dá)》的導(dǎo)演卡梅隆還是美宇航局的科學(xué)顧問，參與研究用于火星探測(cè)任務(wù)的相機(jī)，他對(duì)待科學(xué)的態(tài)度素來嚴(yán)謹(jǐn)，《阿凡達(dá)》中所展現(xiàn)的先進(jìn)技術(shù)場(chǎng)景也就不足為奇。

　　靈魂出竅體驗(yàn)

　　《阿凡達(dá)》描述：借助先進(jìn)的界面設(shè)備，人類可以采用“心靈感應(yīng)”之術(shù)“驅(qū)動(dòng)”化身，令其像納威人一樣體驗(yàn)潘多拉的環(huán)境。男主角杰克·薩利在雙胞胎兄弟死后，加入了這個(gè)計(jì)劃。對(duì)于杰克來說，這個(gè)悲劇性事件的確給了他一絲安慰：由于在戰(zhàn)爭(zhēng)中受傷，他只能依靠輪椅行動(dòng)，而現(xiàn)在，通過他的化身，杰克恢復(fù)了行動(dòng)能力。

　　科學(xué)事實(shí)：為實(shí)現(xiàn)《阿凡達(dá)》中所描述的景象，科學(xué)家曾實(shí)施了大量研究，試圖將生物“濕件”(一種模仿生物系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的智能程序)融入機(jī)械硬件。對(duì)人機(jī)界面研究的部分目標(biāo)事實(shí)上就是，賦予像杰克這樣的殘疾人以活動(dòng)能力。

　　美國(guó)杜克大學(xué)神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家尼古萊利斯是一個(gè)多國(guó)科學(xué)家參與的研究計(jì)劃“重新行走項(xiàng)目”的首席科學(xué)家，該項(xiàng)目正在開發(fā)外骨骼“神經(jīng)假體”設(shè)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(xiàn)了迄今此類技術(shù)中最強(qiáng)有力的證明。

　　在位于北卡羅來納州的實(shí)驗(yàn)室，研究人員訓(xùn)練一只獼猴在跑步機(jī)上直立行走。接著，他們從插在獼猴腦部的電極獲取神經(jīng)信號(hào)，通過互聯(lián)網(wǎng)將這些信號(hào)連同視頻一起發(fā)給日本的實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)機(jī)器人可以隨獼猴做出同樣的動(dòng)作。

　　重機(jī)械外骨骼戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器

　　《阿凡達(dá)》描述：為了工作、戰(zhàn)斗和穿越“潘多拉”雨林地區(qū)，人類穿上了“增強(qiáng)機(jī)動(dòng)平臺(tái)”(簡(jiǎn)稱AMP)服。從這臺(tái)機(jī)器的座位上，操作人員手臂和胳膊的活動(dòng)會(huì)傳遞給AMP服的外部肢體，得到“增強(qiáng)”。操作人員擺動(dòng)手臂，擺幅雖只有幾英寸，但AMP服相應(yīng)的金屬臂卻可揮動(dòng)周長(zhǎng)10英尺(約合3.05米)的圓弧。AMP服會(huì)讓操作人員變身“大力神”，對(duì)于太空海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員來說，手提龐大的30毫米自動(dòng)大炮參加戰(zhàn)斗，就如一個(gè)人扛步槍般輕松。

　　科學(xué)事實(shí)：幾十年來，美國(guó)軍方一直在開發(fā)有動(dòng)力裝置的外骨骼服，可以讓士兵攜帶重型裝備參加行動(dòng)，幫助實(shí)施救援任務(wù)、工程作業(yè)、受傷康復(fù)。2000年以來，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局根據(jù)“增強(qiáng)人類性能的外骨骼”項(xiàng)目，資助了各種各樣的研究，包括對(duì)雷神薩柯斯研究團(tuán)隊(duì)的支持。他們開發(fā)的機(jī)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(jī)器人裝置的水力學(xué)原理可以讓使用者數(shù)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(gè)重要缺陷是需要獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。眼下，XOS仍需要一個(gè)外部電源。麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校和本田汽車等機(jī)構(gòu)和企業(yè)的研究小組正在開發(fā)適于下肢使用的類似機(jī)器。