一种神秘的沙漠细菌已经进化出自己独特的光合作用能力

光合作用确实改变了我们的世界。植物”吃”阳光和”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。

Gemmatimonas phototrophica的假彩色SEM。（Jason Dean/捷克科学院）

现在，研究人员已经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，食光装置与我们见过的任何装置都不一样。

“建筑群的建筑非常优雅。大自然的真正杰作，”捷克科学院微生物研究所的Michal Koblizek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。

虽然我们已经知道了大量的光合细菌，但在戈壁沙漠中居住的Gemmatimonas phototrophica内部发生的事情是独一无二的。

在细菌历史的某个时候，它从一种更古老的变形杆菌（一种完全不同的细菌门）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（因容易传播抗生素耐药性而臭名昭着）的力量，允许完全不同类型的生物体获得消耗阳光的能力。

这种科学新颖、高度稳定的、捕获阳光的分子复合物具有中心反应中心，以前在其他细菌中看到的内部阳光捕获环，以及新型外环。

这三种组分共同使其比以前描述的光合作用复合物更大。

围绕中心圆的两个多色分子环的示意图。

Gemmatimonas phototrophica的光合复合物。（Tristan I. Croll/剑桥大学）

外环在阳光下抢夺，额外的环为内环的868 nm吸收增加了800和816 nm的吸收带。然后，他们将捕获的光子向下输送到反应中心，在那里发现了发色团，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，该路径将原子从水中诱导到使用二氧化碳产生糖的一系列反应中。

光的碎片成为将糖分子结合在一起的一些键合能量 – 我们动物可以分解以获得我们的能量。

G. phototrophica的反应中心与变形杆菌中的反应中心相似，并且具有与紫色食阳光细菌相同的发色团。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。

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，但研究人员解释说，”这可以被其非凡的稳定性和坚固性所抵消……复杂可能代表了进化优势。

“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紧凑，坚固且高效的结构，用于收获和捕获太阳能，”谢菲尔德大学结构生物学家Pu Qian说。

有一天，我们反过来可能也能够窃取G. phototrophica的古老光合作用秘密，以建立太阳能合成生物学的未来。

这项研究发表在《科学进展》上。

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