實驗室常用染料,曾引發(fā)英西兩國上百年的爭斗
提起采木,大家可能會感覺很陌生,它的另一個名字墨水樹也不能算是為人所熟知的名字。只有提到蘇木精,熟悉醫(yī)學(xué)或者生物學(xué)的朋友們才會會心一笑:這可是著名的生物組織染色劑——而這種染色劑,就來源于我們的采木。
還是沒印象?看看這張?zhí)K木精-伊紅染色的切片,不知道會不會稍微喚起一點你的回憶。
熟悉的陌生樹
采木(Haematoxylum campechianum)又稱洋蘇木、墨水樹,是豆科采木屬的植物。大家都知道,豆科是一個龐大的大家族,擁有751個屬和19000余種已知物種,在有胚植物中是第三大科,僅次于菊科和蘭科。
和豌豆蠶豆它們不同,采木是一種落葉小喬木,通常能長到5到10米高,據(jù)說高的可以長到15米。它們的樹干主干較短,從主干上會延伸出多根樹枝,樹枝伸長下墜,組成寬闊的圓形樹冠,因此有時候也會長成灌木的樣子。伯利茲,一株生長在濕地中的采木。圖片:Cephas / wiki commons
采木有淺灰色的樹皮,樹干帶有一些凹陷的槽狀紋路。隨著樹齡增長,樹皮會開裂剝落,從而變得更為粗糙。
采木的樹干。
和大多數(shù)豆科植物相似,采木的葉子呈羽狀復(fù)葉結(jié)構(gòu),復(fù)葉長5~10厘米,小葉2~4對。每片小葉呈倒心型或者卵型。作為一種原產(chǎn)熱帶的落葉植物,采木的落葉習(xí)慣和溫帶的多數(shù)植物有所不同:它們的葉子是在旱季而非冬季脫落,目的自然是為了節(jié)約水分;而在雨季到來之際,新的葉子才會重新長出來。
采木淡黃色的花很小,聚在一起成總狀花序。和我們熟悉的豆科植物們長出的明顯兩側(cè)對稱的蝶形花不同,采木的五片花瓣雖然并不相等,但是看上去卻依然非常像是輻射對稱的結(jié)構(gòu)。
不過也不用驚慌,其實豆科下的整個云實亞科的花都長這個樣子——要知道豆科含羞草亞科的花們,還都是真的輻射對稱的呢!
一樣有意思的還有采木的莢果,通常來說,豆科植物的莢果會沿背縫線和腹縫線裂開,像豌豆那樣,但采木的莢果卻是從莢壁中間縱向裂開露出種子的。
雖然聽上去越來越不熟悉,但是由于枝葉纖細(xì)花朵芬芳,它也經(jīng)常被當(dāng)作園林植物種植(快去找找!)。另外,采木的花蜜呈現(xiàn)淺琥珀色甚至幾乎透明,在原產(chǎn)地,它是重要的蜜源植物。
木材才是重點
比起并不那么重要的園林和蜜源用途,采木的精華都在它的木材里。
采木木質(zhì)堅硬,并且天然耐腐,是很好的木材原料,但是礙于樹的直徑尺寸,通常不能用于制造較為大型的器具,只能拿來制作地板、弓身、棺材或是梳子一類小東西。新鮮砍下的采木木材密度大約在0.96到1.04噸每立方米之間,很容易沉入水中,拿在手里也是沉甸甸的,很有分量。看看這樹干,就知道要長粗,很難。圖片:iplantz.com
采木木料特殊的部分還是它紫紅色的心材——屬名Haematoxylum正是源起于此。Haematoxylum由兩個希臘語詞根組成,haima是血的意思,而xylon是木頭的意思,綜合起來就是血木。
一棵巨大的采木的截面:深色部分是心材,周圍一圈薄薄的淺色部分是邊材
將采木剝?nèi)ミ叢模瑢⑿牟那谐尚K碎片,用沸水澆注沒過并浸泡至少12小時,這樣可以讓碎木發(fā)酵并充分萃取。接著再加入水,煮沸20分鐘后,就會得到一種鮮艷的紫紅色染料。在工業(yè)生產(chǎn)中,還會將染液進行真空脫水以制成染料晶體來銷售。
從墨水樹中溶出的染料。
這種染料可以將織物染成紫色。同時根據(jù)水的酸堿度不同,顏色在灰紫色到紫色之間。而如果加入酸性物質(zhì)后,染料則會變成黃色——換言之,采木提取物也是一種酸堿指示劑。除此之外,加入不同的媒染劑也可以得到不同的顏色:加入鋁是紫色,但是需要額外加入銅或鐵讓它在光照下不容易褪色。加入銅會讓顏色變得偏藍,而額外加入鐵就會產(chǎn)生一種典雅而迷人的黑色。在18世紀(jì)的歐洲,大多數(shù)高檔的黑色衣服都是用它染的。除了用來染衣服,它還可以用來把頭發(fā)染成或染回黑色。
用采木提取物染成的各色紗線。
在染料缺乏的年代,天然染料無疑是重要的資源。和其他南美原產(chǎn)的經(jīng)濟作物一樣,采木的經(jīng)濟學(xué)價值讓它在大航海時代的歷史上占據(jù)了一席之地。尤其是其他昂貴的天然紅紫色染料對比,采木作為染料相當(dāng)有性價比。在1581~1662年之間,由于大量染料商抗議,英國議會甚至禁止使用采木來進行染色,不過,即使這樣也擋不住大家換個名字繼續(xù)用它。
采木引發(fā)的戰(zhàn)爭
16世紀(jì),西班牙人在墨西哥東南部的坎佩切州州(采木的種加詞campechianum就是從這里來的)附近發(fā)現(xiàn)了采木的染色作用之后,就將它作為自己的搖錢樹,禁止其他人采伐。當(dāng)然,有錢和法律的地方,就有不法者。來自其他國家的無業(yè)游民們聞到金錢的氣息就跑過去盜伐采木,而西班牙則派出私掠船攻擊采木營地和采木船。被攻擊的伐木者變成了海盜,反過來攻擊西班牙軍隊,到后海盜也盯上了采木船。幾方勢力在加勒比海上你來我往了二百多年,不亦樂乎。
惡名昭彰的加勒比海盜“黑胡子”愛德華·蒂奇也沒有少做采木的買賣。盡管盜伐采木的規(guī)模遠比不上煙草等合法貿(mào)易,但它也引發(fā)過戰(zhàn)爭。
中美洲的小國伯利茲(原英屬洪都拉斯)就是由采木起家的西班牙殖民地。它本屬于瑪雅人,16世紀(jì)初,西班牙人找到了這片土地并宣稱它成為了西班牙殖民地。但由于環(huán)境惡劣,部落敵對,西班牙人并未在此定居。
17~18世紀(jì),英國海盜在此發(fā)現(xiàn)了大量的采木。為了利益,他們?nèi)淌芪孟x肆虐,在沼澤地建立了伐木營地和港口。這群在當(dāng)?shù)芈淠_的盜伐者被稱為“baymen”,通過壓榨從非洲和西印度群島販賣來的奴隸,他們每年的采木產(chǎn)量甚至高達13000噸,而當(dāng)時采木心材的價格在英國能賣到每噸100英鎊。
瑪雅古城遺址阿爾頓哈就位于伯利茲境內(nèi)。
西班牙人自然不會坐視不管,他們曾經(jīng)多次用軍隊和外交手段驅(qū)逐英國盜伐者建立的營地。而為了這巨大的利益,英國也在不斷反擊西班牙,兩個國家在這片土地上爭奪不休,直到1796年英國人完全把西班牙人趕走——不過到那時,由于其他染料開始進入市場,采木市場逐漸飽和,價格也大幅下跌,大葉桃花心木已經(jīng)取代了采木,成為該地主要的輸出品了。
這片地方從西班牙殖民地到后來的英屬洪都拉斯,現(xiàn)在又成為了一個獨立的國家伯利茲,幾經(jīng)變革,而不變的是,它的國旗上依舊畫著一黑一白兩位伐木人,記錄著當(dāng)年的故事。
伯利茲國旗。
采木的新生
時間來到了現(xiàn)代,作為一種衣物染料,采木早已被合成染料所取代,易脫色是它的致命傷。如今只有在復(fù)古的草木染作坊里才能偶然看見它們的身影。但是采木,依然有它不可替代的用途。
從采木中可以提取出一種叫蘇木精(Haematoxylin)的物質(zhì),它本身不是染料,但在科研領(lǐng)域被大量用來進行細(xì)胞染色。
蘇木精的分子結(jié)構(gòu)。
為了觀察細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu),需要用一些東西選擇性地染細(xì)胞中一部分物質(zhì)的顏色。蘇木精氧化后可以形成蘇木因(Haematein),后者可以與某些特定金屬離子(主要是三價的鐵離子與鋁離子)結(jié)合形成有色復(fù)合物,鋁-蘇木因復(fù)合物呈堿性,可以將核酸染成紫藍色;而另外一種色素——伊紅呈酸性,可以將細(xì)胞漿染成粉紅色。二者配合使用,便是傳說中的蘇木精-伊紅染色(??s寫為H&E染色),可以清楚地把細(xì)胞內(nèi)的各個組分區(qū)分開來,為生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展貢獻良多。
經(jīng)H&E染色的布倫內(nèi)羅氏瘤切片。
采木在歷史上也曾用來入藥,但并沒有科學(xué)依據(jù)證明其有效,相反,蘇木精是有毒的。由于顏色相似,有不法商家將其抽出物宣傳成紫杉醇銷售,或是宣傳喝完可以解酒。在動物實驗中,蘇木精可導(dǎo)致體溫升高、嘔吐、無尿、昏迷和死亡,也有一定的致癌性,所以可千萬搞清楚來源,不要隨便亂吃哦。(PS:吃紫杉醇也沒有任何預(yù)防癌癥的效果啦?。?/p>