科学家发现粘液形成的细菌充当光学物体

经过300多年的研究，科学家们已经找到了细菌如何“看到”他们的世界。他们以非常类似的方式对待我们。一组英国和德国研究人员在eLife期刊中揭示了细菌细胞如何充当微观眼球或世界上最古老和最小的相机眼睛。伦敦玛丽女王大学(QMUL)QMUL生物和化学科学学院的微生物学教授Conrad Mullineaux说：“ 细菌能够以与我们基本相同的方式看待自己的世界，这一想法非常令人兴奋。”

蓝藻在水体中大量存在，或者可以在岩石和鹅卵石上形成光滑的绿色薄膜。该研究中使用的物种Synechocystis天然存在于淡水湖泊和河流中。蓝藻在大约27亿年前进化，它们能够利用太阳能 - 光合作用产生氧气并固定二氧化碳这一事实被认为造成了大规模灭绝和已知最古老的冰河时代。

由于光合作用对这些细菌的存活至关重要，科学家们一直试图了解它们如何感知光。以前的研究表明它们包含光电传感器，它们能够感知光源的位置并向它移动，这种现象称为趋光性。

目前的研究表明他们能够做到这一点，因为细胞体就像一个镜头。当光线照射到球形表面时，它会折射到电池另一侧的一个点上。这会触发细胞远离聚焦点的移动。

几分钟之内，细菌就会形成一种叫做菌毛的微小触手状结构，伸向光源。当它们附着在它们所在的表面上时，它们会收缩并拉动细菌。“细菌对光的反应这一事实是对其行为最古老的科学观察之一，”Mullineaux说。“事后我们观察到细菌是光学物体是非常明显的，但是在我们看到它之前我们从未想过它。而且在其他人之前没有人注意到它，尽管事实上科学家们一直在显微镜下研究细菌。 340年，“他说。

集胞藻(Synechocystis)可作为球面镜片，但研究小组认为，杆状细菌也可以捕获光线并通过折射来感知它的来源，就像光纤一样。

这些发现很可能是细菌与更复杂的多细胞生物(包括动物和人类)之间趋同进化的一个例子。

“ 由细菌感知光的物理原理和动物中更复杂的视觉是相似的，但生物结构是不同的，”共同作者弗莱堡大学的Annegret Wilde说。

集胞藻细胞比人眼小约五亿十亿倍。与人眼中的视网膜一样，细胞后部的图像将颠倒。但它的分辨率会低得多，因此只能看到任何物体的模糊轮廓。光学物体区分精细细节的能力由“角度分辨率”确定。在人眼中，这是令人印象深刻的0.02度。该团队估计，在Synechocystis中，它大约是21度。