长久以来，人类从植物合成的化学防御武器——生物碱中，获取了包括镇痛药、咖啡因在内的诸多关键药物与化合物。但植物究竟如何“工厂化”生产这些复杂分子，许多环节仍是谜团。一项发表于《新植物学家》期刊的最新研究，意外揭开了自然界中一场跨越生命界的“工具借用”：植物用于合成一种强效生物碱的关键基因，竟与细菌基因惊人相似。

这项由英国约克大学领导的研究，颠覆了人们对植物化学合成路径的传统认知，为更高效、可持续地发现与制造药物开辟了全新路径。

意外发现：合成强效生物碱的“细菌式”钥匙

研究团队以植物一叶萩为研究对象，它能够合成一种名为一叶萩碱的强效生物碱。在解析其合成过程时，科学家们遭遇了意外：催化关键步骤的基因，其序列和特征看起来“不属于”植物王国，反而与细菌中常见的基因高度相似。

“植物和细菌是截然不同的生命形式，因此发现一种重要的植物化学物质竟由细菌样基因驱动，这真是一个惊喜。”约克大学生物系的本杰明·里奇曼博士解释道。

这一发现强烈暗示，植物在进化过程中，采用了一种非常规策略：它们并非完全依赖固有的植物化学工具箱，而是可以“回收利用”通常存在于微生物中的分子工具，来构建自己的防御性化合物。

机制革新：“另起炉灶”的全新合成路径

更令科学家感兴趣的是，这个“借来”的基因，以一叶萩碱的合成方式，与传统已知的植物生物碱合成途径完全不同。这意味着植物独立“发明”了一条全新的生化装配线。

一旦研究人员识别出这条新路径，他们便开始在其他多种植物的基因组中，寻找类似的隐藏基因。结果表明，这种“向微生物借鉴工具”的进化策略，在植物界可能比预想的更为普遍。这为科学家提供了一种强大的新方法，用于搜寻那些潜在有用的天然化合物并理解它们的制造蓝图。

应用前景：从可持续制药到培育更强作物

这一基础科学的突破，预示着多方面的应用潜力：

绿色药物生产：未来，科学家或可将这些植物基因导入实验室微生物(如酵母)中，构建“细胞工厂”，实现高价值生物碱的可持续发酵生产。这将减少对稀有植物的野外采集依赖，并避免传统化学合成中可能带来的环境负担。

加速新药发现：明确了这类基因的特征，就像拥有了一张新的“藏宝图”，可以系统性地从植物基因组中挖掘具有药用潜力的新化合物，极大加速药物先导分子的发现进程。

理解与调控植物特性：生物碱通常具有毒性。里奇曼博士指出：“了解生物碱的制造过程，能帮助我们开发在实验室生产它们的新方法，或者通过移除它们来降低某些植物的毒性。”此外，这项发现深化了植物如何生长与生存的基础认知，长期来看，有助于指导开发更具抗逆性的农作物。

这项研究生动地表明，自然界的演化智慧远超想象。对植物基础科学的深入探索，正不断带来可能重塑医药、农业与环境可持续发展的重大启示。

来源：英国约克大学；题目：Parallel evolution of plant alkaloid biosynthesis from bacterial‐like decarboxylases(植物生物碱生物合成与细菌样脱羧酶的平行进化)；发表于：《新植物学家》(New Phytologist)，（2026年2月3日）。