一种神秘的沙漠细菌进化出了自己独特的光合

光合作用确实改变了我们的世界。植物“吃掉”阳光并“呼出”氧气,将地球的整个大气层变成了我们现在呼吸的大气层,并为我们的生态系统提供能量。

现在,研究人员利用偷来的光合作用技术捕获了一种狡猾的细菌。他们的分子、食光装置不同于我们所见过的任何装置。

“该建筑群的建筑非常优雅。是大自然的真正杰作,”捷克科学院微生物研究所的MichalKoblizek说。“它不仅具有良好的结构稳定性,而且具有很高的光收集效率。”

虽然我们已经知道大量的光合细菌,但在戈壁沙漠居住的Gemmatimonas中正在发生什么光养是独特的。

变形菌——一个完全不同的细菌门——中窃取了一整套与光合作用相关的基因。

这展示了细菌的水平基因转移技能的力量(以容易传播抗生素耐药性而臭名昭著),让完全不同类型的生物体获得吃阳光的能力。

在其他细菌中见过的内部阳光捕捉环和一种新型的外环。

这三个成分一起使它比以前描述的光合作用复合物更大。

宝石单胞菌属phototrophica的光合复合体。(特里斯坦一世。克罗尔/剑桥大学)

外环吸收阳光,额外的环为内环的nm吸收增加了和86nm的吸收带。然后,他们将捕获的光子汇集到反应中心,在那里发现发色团,如植物中的绿色叶绿素色素。

这是光合作用发生的地方。捕获的阳光激发发色团沿着一条路径转移它们的电子,该路径诱导水中的原子进入一系列使用二氧化碳产生糖的反应。

的一些结合能量——我们动物可以分解这些糖分子以获得我们的能量。

G.phototrophica的反应中心与变形菌中的反应中心相似,并且具有与吃紫色阳光的细菌相同的发色团。然而,它与其他已知的反应中心不同,具有独特的稳定分子排列。

研究人员解释说,虽然这种光合作用结构比其他更熟悉的类型需要更多的能量来构建,但“这可能会被其非凡的稳定性和……复合体的稳健性所抵消,这可能代表了一种进化优势。”

“这项结构和功能研究具有令人兴奋的意义,因为它表明G.phototrophica已经独立进化出自己的紧凑、坚固和高效的结构,用于收集和捕获太阳能,”谢菲尔德大学结构生物学家PuQian说。

有一天,我们反过来也可能能够窃取G.phototrophica古老的光合作用秘密,以建立太阳能合成生物学的未来。

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