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新研究揭示光合作用進(jìn)化“缺失的一環(huán)”

發(fā)表時(shí)間:2024/03/20 21:18:22  瀏覽次數:2213  
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新華社東京3月20日電  一個(gè)國際團隊近日在英國《自然》雜志上發(fā)表論文說(shuō),他們利用湖水樣本培養出一種奇特的光合細菌,它屬于綠彎菌門(mén)一種此前未知的目,代表了光合作用生物進(jìn)化過(guò)程中的過(guò)渡形式。新發(fā)現為進(jìn)一步探索遠古地球上光合作用的進(jìn)化提供了線(xiàn)索。

通常對光合作用的定義是植物和藻類(lèi)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有機物,同時(shí)釋放氧氣的過(guò)程。而事實(shí)上,還有一種光合作用不產(chǎn)生氧氣,是一種發(fā)生在光合細菌中的原始光合作用機制,在地球生命誕生不久后就已出現,而產(chǎn)氧光合作用的出現要晚大約10億年。

據日本北海道大學(xué)和日本海洋研究開(kāi)發(fā)機構聯(lián)合發(fā)布的公報,進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的植物和藻類(lèi)擁有兩個(gè)被稱(chēng)為光系統的光吸收功能單位,即光系統I和光系統II,分別對應光反應和暗反應階段。每個(gè)光系統都由捕光天線(xiàn)(即捕光色素)和反應中心構成,光系統I和光系統II的反應中心分別稱(chēng)為I型反應中心和II型反應中心,它們均由遠古光合細菌的反應中心進(jìn)化而來(lái)。

光合細菌細胞內只有一個(gè)光系統。綠彎菌門(mén)是一類(lèi)現存的光合細菌,它們具有被稱(chēng)為綠色體的光合作用細胞器,迄今已知的綠彎菌門(mén)細菌光系統反應中心均為II型。

北海道大學(xué)、日本海洋研究開(kāi)發(fā)機構和加拿大滑鐵盧大學(xué)等單位的研究人員利用從加拿大北部一處湖泊采集的湖水樣本培養出一種光合細菌,并利用基因組學(xué)、光譜學(xué)等方法對其分析后發(fā)現,這種細菌屬于綠彎菌門(mén)一種此前未知的目。它擁有光合作用所需的綠色體,與其他已知綠彎菌門(mén)細菌不同的是,它通過(guò)I型反應中心進(jìn)行光能轉換。研究人員認為這種細菌與其他綠彎菌門(mén)成員從相近的共同祖先那里繼承了光合作用能力。

研究人員認為,新發(fā)現的光合細菌代表了光合作用生物進(jìn)化過(guò)程中一種奇特的過(guò)渡形式,是光合作用“系統進(jìn)化樹(shù)上”此前“缺失的一環(huán)”,也是全面了解遠古地球上光合作用從不產(chǎn)氧向產(chǎn)氧進(jìn)化的“活化石”。

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