植物可能秘密地借用细菌的技巧来制造强效化学物质——这一惊喜可能会改变新药物的发现方式。图片来源：Shutterstock
植物自然产生一类称为生物碱的化学物质，以保护自己免受昆虫和疾病等威胁。人们几代以来一直依赖这些化合物，将它们用于止痛、医疗治疗以及包括咖啡因和尼古丁在内的日常产品中。
科学家希望更好地了解植物如何创造生物碱，以便他们能够更快、以更低的成本开发药物，并减少对环境的危害。
一种具有意外起源的强效植物化学物质
约克大学的研究人员专注于一种名为小果叶下珠（Flueggea suffruticosa）的植物，该植物产生一种名为"钩吻碱"（securinine）的强效生物碱。在研究这种化合物如何产生时，研究团队发现了一个令人惊讶的细节。负责制造钩吻碱的关键基因与通常在细菌中发现的基因相似，而非植物中的基因。
这一发现表明，植物可能采用了不寻常的进化策略。植物似乎不是仅仅依赖传统的植物化学，而是重用微生物中常见的分子工具来构建防御性化学物质。研究人员认为，这种方法可能在植物界比先前认为的更为普遍。
植物重用微生物工具
约克大学生物学系的本杰明·利奇曼博士（Dr. Benjamin Lichman）解释了为什么这一发现如此突出。"植物和细菌是真正不同的生命形式，因此看到这种重要的植物化学物质是由类似细菌的基因驱动的，确实令人惊讶。"
"我们认为这意味着植物会'回收利用'那些在微生物中更常见的生物工具，只要它们对自己有用。更有趣的是，这种基因制造钩吻碱的方式与其他著名的植物化学物质完全不同。"
一旦研究人员识别出这种新的化学途径，他们就开始在许多其他植物的DNA中发现类似的基因。这为科学家提供了一种强大的新方法，用于识别有用的天然化合物并了解它们是如何制造的。
药物生产和安全的新路径
这些植物基因最终可用于在实验室环境中制造有价值的化学物质。这样做将减少对稀有植物的采集需求，或减少对环境有害的工业流程的依赖。
利奇曼博士指出，生物碱可能具有毒性，因此当我们在药物中使用它们时，必须进行严格控制并经常进行修改，所以了解制造生物碱的过程可以帮助我们开发在实验室中生产它们的新方法，或去除它们以使某些植物的毒性降低。
"现在我们知道如何寻找这种化学生产过程，并且发现它存在于比我们最初认为的更多的植物中，我们有了探索生产与发现安全药物的新途径。"
对农业和环境的影响
这项发表在《新植物学家》（New Phytologist）杂志上的研究结果，也可能加深科学家对植物如何生长和生存的理解。这一知识最终可能支持开发更强壮、更具韧性的作物。
研究人员表示，这项研究凸显了我们从自然界中仍有大量知识需要学习。基础植物科学中的意外发现可以带来医学、农业和环境可持续性方面的重大进展。
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