神奇植物在哪里

刘纾骅

亚马孙热带雨林

如果把地球形成至今46亿年的漫长历史浓缩为24小时，人类诞生于这天的最后1分钟，现代人类文明更是只占据这天的0.1秒时间。而最早的植物蓝藻，在上午10时22分就已经蓬勃生长于原始大海中了。

自人类诞生以来，无论是腰间遮羞的树叶、手中猎食的木棒和长矛，还是遮风避雨的茅屋，无不来自植物的馈赠。在度过250万年以采集、狩猎为觅食手段的生活后，对小麦等植物的驯化使人类大踏步进入了农耕时代。有了稳定、充足的食物来源后，人类具备了发展文明的基础。

随着对神奇植物的了解深入，人类对它们功能的开发也愈发全方位、多样化。

从推动能源革命的两亿年前的植物“石油”及其衍生品塑料、沥青、化妆品，到承载全球车辆与飞机的天然橡胶，植物对人类文明的跃进贡献良多。

公元前10世纪左右，两河流域的文明古国已经开始对石油衍生品加以利用，古巴比伦、古埃及等国在建筑、装饰、防腐等各个方面用上了沥青，原油甚至可以当药物服用。古代中国也不乏对石油的记载，《汉书·地理志》中，班固就写下“高奴县（今陕西延安附近）有洧水可燃”的文字。初次把这种远古动植物形成的液体定名为“石油”，则是宋朝的《梦溪笔谈》。沈括在书中预言：“此物必大行于世。”

苦配巴和它的汁液

工業革命后，人们需要更强动力、更高能量转化率，蒸汽机、电动机、内燃机这三种不同能源驱动的引擎，曾在汽车行业进行了为期数十年的激烈竞争，最终以石油精炼物—汽油驱动的内燃机胜出。20世纪20年代后，石油的需求量呈指数级增长，石油成为人类社会的“第三代主体能源”。

石油的供给牵动着全球经济发展，自1973年至1990年间发生的3次世界性石油危机，体现了人类社会对“工业血液”石油的极度依赖。石油是不可再生能源，虽然暂时还没有枯竭的迹象，但科学家一直担心它不能长期支持工业体系。寻找石油替代品时，科学家把目光再度投到植物上。

在巴西境内亚马孙流域的原始雨林中，科学家发现了一种名为“苦配巴”（Copaiba）的高大乔木，它最高可达30米，直径1米以上。“苦配巴”可以通过光合作用产生碳氢化合物，树干内贮存的汁液经过简单加工便可成为柴油，油质十分优良。

但“苦配巴”产油量不高，成材时间长，并不是最理想的燃料植物。据不完全统计，全球燃料植物每年可产生的能量相当于600亿吨石油，是全球消耗石油的10倍以上。如果对燃料植物的利用率大幅提高，世界对石油的依赖就会大大降低。

续随子植株和种子

大戟科植物“续随子”（Euphorbia lathylris L）是更理想的燃料植物。续随子是二年生草本植物，在南北美洲、欧洲、北非等地区广泛分布。野生续随子的种子含油量可近50%，经进一步培育后有望继续提高。其油的化学构成主要为倍半萜烯，植株富含烯烃类碳氢化合物。它可全株利用，作为生物柴油的原油十分理想。目前，在人工培育的续随子田间，每公顷续随子可产出最多125桶原油。如果经不断精良育种，以续随子为代表的大戟科植物和油桐树、鼠忧草等，均可成为价值极高的燃料植物。

金鸡纳树

作为汽油的替代能源，乙醇汽油受到多国重视和开发。乙醇汽油是以90%汽油加10%生物材料制作的乙醇为原料的能源。使用乙醇汽油除了可以改善能源结构、减轻石油依赖外，也可减少尾气排放中的颗粒物，达到促进环保的作用。目前，汽油中添加的乙醇主要使用玉米等陈化粮或秸秆等原料制作，产量并不高。

生物材料乙醇由淀粉通过催化剂水解为葡萄糖，再通过酒化酶的作用生成乙醇。原料含淀粉量越高，制作乙醇的效率越高。非主食类的植物—红薯、木薯、菊芋、高粱等，是生成乙醇的最佳原料。

虽然乙醇汽油仍有短板和缺陷，但科学家们对薯类等植物的优化培育从未停止。在可以预见的未来，人类可以借助绿色环保的燃料植物，塑造更节能、更高效的未来工业体系，“生物石油”的纪元即将到来。

瘧疾是伴随人类最久的疾病之一，它俗称“打摆子”，是由蚊子传播的急性传染病。疟疾症状有高烧、寒战、周身疼痛、乏力等，令患者在一定时期内丧失活动能力，甚至有生命危险。疟疾大面积流行造成的国力衰退，是曾强盛一时的罗马帝国衰亡的重要原因之一。

17世纪欧洲人大举进入美洲时，发现当地人使用一种神秘的树皮泡水治疗疟疾。殖民者们对树皮的神奇疗效大为震惊，把树皮及用法迅速传回西欧。这种神奇的树，就是原产于安第斯山麓的金鸡纳树（Cinchona calisaya Weddell）。

这种茜草科乔木最高达25米，树皮呈灰褐色。明清时期，以利玛窦、汤若望为代表的欧洲传教士来到中国，除了宗教思想，他们也带来了包括金鸡纳树皮在内的西方药物。

1693年，39岁的康熙皇帝罹患疟疾，高烧不退，浑身颤抖，紫禁城内顿时乱成一锅粥。康熙曾于法国传教士口中听闻他们有治疗疟疾的特效药，急召传教士洪若翰等人献药。他服下金鸡纳树皮粉后，疟疾很快痊愈。此药在清代文献中得名“金鸡挐/勒”，代表教会的洪若翰等人也得到了西什库教堂北堂作为赏赐。

1712年，康熙的童年玩伴、文学家曹雪芹的祖父、时任江宁织造的曹寅也身患疟疾。由于病情严重，他派快马自扬州至北京向康熙请求赐药。康熙对曹寅信重极深，不但星夜派驿马送药，还亲自手写了服药的注意事项。两地路途遥远，曹寅在药品到来之前去世。从此曹家中落，在雍正皇帝即位后被抄家，曹雪芹在贫寒中写就了皇皇巨著《红楼梦》。若曹家仍然锦衣玉食，此书怕是不易问世。

19世纪初，法国化学家从金鸡纳树皮中，分解出对疟疾直接起效的成分“奎宁”（Quinine），也称“金鸡纳霜”。自此，奎宁作为治疗疟疾的特效药在世界范围内流行。

奎宁并非仙丹妙药，它虽然有立竿见影的疗效，但也会对部分病人产生耳鸣、哮喘、腹泻、急性溶血等副作用。更严重的是，上世纪60年代，疟原虫对奎宁类药物产生耐药性，药物疗效直线下降。此时，全世界还有近2亿人处在疟疾的威胁之下，患者的死亡率呈指数级上升。

20世纪50年代，屠呦呦（前右）与老师楼之岑一起研究中药

1967年，应越南政府请求，中国成立了“全国疟疾防治研究领导小组办公室”。两年后，中医研究院中药研究所39岁的实习研究员屠呦呦带领课题组接受了“中药抗疟”的任务。屠呦呦课题组从收集的包括医术、本草、验方、民间偏方的2000多个药方中去芜存菁，对其中的200多种药物进行了大量实验，历经近400次失败，终于发现菊科一年生草本植物黄花蒿（Artemisia annua L，别名草蒿、青蒿）的熟汁提取物对鼠疟原虫（以鼠类为中间宿主的疟原虫）有抑制效果。

在焦急设法提升药效的阶段，屠呦呦在东晋“丹道学及医学大家”葛洪的《肘后备急方》中发现了“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”的文字，发现古人是以鲜榨的方式利用黄花蒿，而煮熟使用会大大降低提取物的抗疟效果。

1972年，屠呦呦课题组成功提取出一种无色结晶体，分子式为C15H22O5，在抗各型疟疾上相比奎宁类药物有“见效快、治疗效果好、低毒副作用”三大优点。这种结晶体就是如今家喻户晓的青蒿素。

1973年，屠呦呦团队成功合成药效比天然青蒿素更强的双氢青蒿素。1978年，青蒿素项目的成功正式获得国家认可。2015年，由于青蒿素自疟魔手中挽救了数以百万计的生命，屠呦呦获得了诺贝尔生理学或医学奖。她也成为了第五位因在人类抗疟斗争中做出重大贡献而获得该奖项的科学家。据有关统计，仅2010—2017年，就有25亿剂次以上的青蒿素制剂在非洲使用。

在距今约3亿年前的泥盆纪，裸子植物已于地球上繁盛生长。如今，它们经过几亿年的演变更替，大部分已被种子生存适应能力更强的被子植物在生态位上取代。目前，裸子植物仅余5纲，包括松柏纲、买麻藤纲、银杏纲、苏铁纲和红豆杉纲。

紫杉醇用自身毒性阻断癌细胞的有丝分裂、抑制肿瘤发展。

红豆杉可以提取具有抗癌活性的紫杉醇

二战结束以后，各国对医学的投入开始大幅增加。癌症，是现代医学的最大攻关难题之一。1960年，隶属美国农业部的一些植物学家接到了来自美国国家癌症研究所的一项委托，对方请他们从尽量多的植物中收取样本，以便进行筛选抗癌活性物质的试验。

1962年，植物学家亚瑟·巴克莱于华盛顿州帕克伍德镇北的一棵短叶红豆杉（Taxus brevifolia Nutt）上提取了一些树皮样本，并与其他200多种样本一起提交研究机构。经过4年多的研究，科学家门罗·沃尔及团队在1967年召开的美国化学学会会议上宣布了研究成果：从红豆杉样品中提纯出一种可以抗癌的活性提取物，后命名为紫杉醇（Taxol）。

1979年，紫杉醇的作用原理确定。它用自身毒性阻断癌细胞的有丝分裂、抑制肿瘤发展。自1984年正式进行临床试验以来，紫杉醇的表现十分优异，对卵巢癌、子宫癌、乳腺癌等病症有特效。紫杉醇可使晚期卵巢癌患者的生命持续时间，比采用标准治疗的患者延长50%左右，引起了医疗界的高度关注。

自侏罗纪便已出现的红豆杉科植物，以它们的方式给予了人类无私的帮助。由于提纯紫杉醇需要大量红豆杉植株，在美国环保部门对红豆杉立法保护之后，发达国家大量收购红豆杉的热潮席卷各发展中国家，直到法、美科学家相继发现了半合成紫杉醇的方法，这股攫取之潮才缓缓降温。

如今，紫杉醇已广泛用于黑色素癌、肺癌、部分头颈癌等多种癌症的化学治疗中。严重的原料不足，也使全球顶尖医学机构纷纷投入全合成紫杉醇的研究中。到目前为止，全合成紫杉醇依然有成本昂贵、合成复杂、条件苛刻等缺点，不具备大规模工业化合成的条件。以人工方式培育富含紫杉醇原料的新种红豆杉，是半合成的方式之一。就目前来看，以此种方式降低生产成本，比全合成方式的成功率更大。

诗人陶渊明在《归田园居》中写道：“榆柳荫后檐，桃李罗堂前。”在人类与植物共存的数百万年中，神奇的植物们给人类提供了生理和心理上的包容庇佑，与人类共同经历着发展与演化。目前，被人类开发的植物资源只占全部植物的极小部分，无数植物宝藏仍在静静等待发掘。

特约编辑荣智慧 rzh@nfcmag.com