两种在极小剂量下就能导致神经损伤和瘫痪的植物，实际上可能隐藏着大量有用的化合物——用于止痛、抗疟、抗癌，甚至害虫防治。研究人员终于弄清楚了如何在实验室中重现它们部分强效化学物质，这可能带来基于天然产物的更可持续的治疗方法。

这项发表在《分子植物》杂志上的研究聚焦于乌头和飞燕草，由密歇根州立大学和捷克科学院的科学家联手进行。据共同第一作者、现为密歇根大学弗林特分校助理教授的加雷特·米勒称，这些植物已被用于医药数千年。“我们知道它们以多种方式与我们的身体相互作用，了解如何制造它们有助于提供全新的测试途径，”他说。

植物是终极化学家，MSU的詹姆斯·K·比尔曼讲席教授比约恩·汉伯格说：“植物是最好的化学家，经过数百万年升级它们的天然化合物库以帮助生存。”它们的杰作包括咖啡因、辣椒素、薄荷醇和香草醛——更不用说许多现代药物要么直接来自植物，要么受其启发。

汉伯格实验室专注于这些特殊代谢物，最近将注意力转向了飞燕草（因其海豚状花朵也被称为翠雀花）。目标是了解植物如何产生二萜生物碱——一组剧毒但可能具有药用价值的化学物质。几十年来，这一直是科学家的难题，因为这些化合物极其复杂，结合了植物化学物质中两个最古老、最大的类别的特征。乌头碱是这个家族中著名的成员，大约200年前就被分离出来，但至今无人成功在实验室中合成它。

进展来自于巴塞罗那一次会议上的意外相遇，汉伯格遇到了捷克科学院托马什·普卢斯卡尔实验室的研究人员，他们正在研究乌头（也称为附子）中的相同生物碱。正如汉伯格所说：“当这种情况发生时，我们可以各走各的路，或者联合起来，而正是联合才能带来最好的科学。”

随后，团队展开了一场分子寻宝，检查了两种植物的多个物种，追踪了数千个基因，以找到在正确时间、正确组织中激活的基因。这就像一条装配线，米勒解释说：“如果你有十个步骤依次构建成品，突然一个停止，后续步骤就无法进行。”一旦通路被解析，他们就可以将遗传指令转移到酵母等宿主中，将其变成生物生产系统。

在识别出有希望的基因后，研究人员将它们转移到烟草植物中，这些植物充当了活的生物工厂。改造后的烟草成功组装了该通路：六种酶协同作用产生了阿替西宁，一种二萜生物碱，并意外地添加了氮。这为团队研究更广泛的生物碱家族及其药用潜力提供了起点。

“我们的愿景是提供绿色、可持续的工具，使我们能够利用这些植物的自然力量，”汉伯格说。

材料由密歇根州立大学提供。注意：内容可能因风格和长度而编辑。