新研究揭示光合作用进化“缺失的一环”

发布时间:2024-04-20 22:07:58 来源: sp20240420

原标题:新研究揭示  光合作用进化“缺失的一环”

  新华社讯 (记者钱铮)一个国际团队近日在英国《自然》杂志上发表论文说,他们利用湖水样本培养出一种奇特的光合细菌,它属于绿弯菌门一种此前未知的目,代表了光合作用生物进化过程中的过渡形式。新发现为进一步探索远古地球上光合作用的进化提供了线索。

  通常对光合作用的定义是植物和藻类吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程。而事实上,还有一种光合作用不产生氧气,是一种发生在光合细菌中的原始光合作用机制,在地球生命诞生不久后就已出现,而产氧光合作用的出现要晚大约10亿年。

  据日本北海道大学和日本海洋研究开发机构联合发布的公报,进行产氧光合作用的植物和藻类拥有两个被称为光系统的光吸收功能单位,即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ,分别对应光反应和暗反应阶段。每个光系统都由捕光天线(即捕光色素)和反应中心构成,光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的反应中心分别称为Ⅰ型反应中心和Ⅱ型反应中心,它们均由远古光合细菌的反应中心进化而来。光合细菌细胞内只有一个光系统。绿弯菌门是一类现存的光合细菌,它们具有被称为绿色体的光合作用细胞器,迄今已知的绿弯菌门细菌光系统反应中心均为Ⅱ型。

  北海道大学、日本海洋研究开发机构和加拿大滑铁卢大学等单位的研究人员利用从加拿大北部一处湖泊采集的湖水样本培养出一种光合细菌,并利用基因组学、光谱学等方法对其分析后发现,这种细菌属于绿弯菌门一种此前未知的目。它拥有光合作用所需的绿色体,与其他已知绿弯菌门细菌不同的是,它通过Ⅰ型反应中心进行光能转换。研究人员认为这种细菌与其他绿弯菌门成员从相近的共同祖先那里继承了光合作用能力。

  研究人员认为,新发现的光合细菌代表了光合作用生物进化过程中一种奇特的过渡形式,是光合作用“系统进化树上”此前“缺失的一环”,也是全面了解远古地球上光合作用从不产氧向产氧进化的“活化石”。

(责编:郝孟佳、李昉)