@ 2018.06.17 , 10:00

改写生物学教材的叶绿素-f

改写生物学教材的叶绿素-f
微生物学家Dennis Nuernberg|伦敦帝国理工学院Imperial College London

几年前发现的一种新型叶绿素正在突破我们对光合作用的认知。

伦敦帝国理工学院领导的新研究发现了一种独特的生物化学组分,它不仅在地球上的生命形式中扮演了有趣的应用角色,而且拓宽了外星生命的可能存在形式。

不是藻类但被称为蓝藻的单细胞原核生物,可以进行光合作用。大体上来说,和其他的光合作用不无不同,都是通过光能,将水和二氧化碳转换成葡萄糖。该生物有时也被称为蓝细菌。

绝大多数植物将光子转化为化学键时需要巧妙地运用一种名为叶绿素-a的蛋白质,它可以吸收大部分红色的光,同时反射绿色,蓝色和紫色的光。

这也是为什么植物的叶子大多看起来绿油油的。

但长时间以来人们认为叶绿素所能吸收的红光部分,存在某个能量下限——波长约700纳米。

要想吸收红外线,植物就不得不提升自身感光系统的灵敏度,而这种方式,相当于说,为了蝇头小利就要投入大量的进化成本。几乎可以在所有能进行光合作用的生物细胞内找到叶绿素-a,所以所谓的红色极限被学术界认为是普遍的。

甚至,过去人们一直按照这一极限来寻找地外行星中类似的光合作用反应。该极限被广泛地视为维持光合生物潜力的衡量标准。

直到2013年发生了变化,当时在名为Acaryochloris marina的蓝藻细胞中发现了另一种类型的叶绿素,其吸收波长比a型还要多出40纳米。人们将其标记为叶绿素-d。

很快,叶绿素-f也加入了叶绿素大家庭,它将近红外区的吸收波长尺度推进到760纳米以。

一开始,人们没有意识到叶绿素-f的潜力。但是现在在极端嗜热蓝藻Chroococcidiopsis thermis上进行的实验改变了这一切。

在正常光照条件下,蓝藻进行通常的光合作用。

将蓝藻置于暗处,只保留红外线照射时,叶绿素-f就开始发挥它的神奇魔力。

伦敦帝国学院的高级研究员Bill Rutherford 说,这一发现可以改写生物学教材。

这种叶绿素有助于我们设计出可以在更为极端环境下生长的作物。

设计出产生氧气的藻类和细菌,可以帮助我们在火星上设立定居点。

澳大利亚国立大学的化学家Elmars Krausz说:“这听起来很像科幻小说,但世界各地的空间机构和私营企业正在努力工作,在不太遥远的未来将这一愿景化为现实。”

当然,我们还要记得外星生命。

知道红色极限内存在一些操作空间可能会影响过往的某些结论,比如说木星的某个卫星或其他行星上是否有可能存在生命。

用帝国理工学院微生物学家Dennis Nürnberg的话说,“令人惊奇的是,大自然中仍然存在着等待被发现的东西。”

研究论文发表在Science上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.9
赞一个 (13)

24H最赞