TUhjnbcbe - 2024/4/24 18:59:00
新华社华盛顿6月14日电（记者周舟）美国《科学》杂志刊登的一项新研究说，蓝藻可利用近红外光进行光合作用，其机制与之前了解的光合作用不同。这一发现有望为寻找外星生命和改良作物带来新思路。蓝藻又名蓝绿藻(blue—greenalgae)，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。与光合细菌区别是：光合细菌(红螺菌)进行较原始的光合磷酸化作用，反应过程不放氧，为厌氧生物，而蓝细菌能进行光合作用并且放氧。它的发展使整个地球大气从无氧状态发展到有氧状态，从而孕育了一切好氧生物的进化和发展。至今已有多种蓝细菌具有固氮能力，特别是与满江红鱼腥蓝细菌(Anabaenaazollae)共生的水生蕨类满江红，是一种良好的绿肥。但是，有的蓝细菌在受氮、磷等元素污染后引起富营养化的海水“赤潮”和湖泊的“水华”，给渔业和养殖业带来严重危害。在此之前，人们曾认为叶绿素-f只能吸收光线。此项新研究表明，其实恰恰相反，在阴暗条件下，叶绿素-f在光合作用中大有用武之地，它可以利用低能量红外光来进行复杂的化学反应。这也就是所谓超越了“红光限制”的光合作用。研究带头人、帝国理工学院生命科学部的首席研究员BillRutherford教授表示：“这种光合作用的新形式引发了我们对之前认为可能事情的新思考，同时，也改变了我们对标准光合作用核心的认识，是一项改写教科书的发现。”早前，人们曾发现，另一种蓝藻——Acaryochloris也可进行不受红光限制的光合作用。但是，由于其仅发生在单一物种内，而且生长地特殊，故被认为是“特例”。该蓝藻生活中绿色海鞘底部。那里隔绝了除近红外光之外的大部分可见光。今日报道的基于叶绿素-f的光合作用代表了第三种广泛存在的光合作用。然而，这种光合作用仍仅存在于特殊的红外光丰富的阴暗环境中；在正常光照条件下，仍采用标准红光形式的光合作用。BBSRC-UKRI前沿生物科学负责人PeterBurlinson说：“这是光合作用方面的一大重要发现。光合作用在作物生物学中举足轻重，而作物是全世界的命脉。这样的发现拓展了人们对生命的认识。BillRutherford教授和帝国理工学院的团队应该为揭示这个基础过程的全新视角而深感自豪。”研究人员认为，这一发现可以用来搜寻外星生命，在一些存在近红外光的地方也可能有进行光合作用的生命；该发现还可用来指导设计新作物，让作物能利用更广谱的光。利用这种关于如何在恶劣条件下保持植物活性的新知识，它可以帮助我们在其他行星上建立植物群落。天体生物学家经常使用“红色极限”来确定其他行星或卫星是否能够成功植物生长，但这并不像我们以前想象的那样受限。能够进行近红外光合作用的植物群落，在火星等其他星球上为人类的殖民发展提供非常重要的氧气供应。如果这样的操作可行，接下来可以在未来的太空探索任务中让藻类与宇航员同行，最终可以实现人类在宇宙的新家中自由呼吸。