发现了新型的光合作用

这一发现改变了我们对光合作用基本机制的理解，应该重写教科书。它还将为我们寻找外星生命的方式量身定制，并提供有关如何利用更长波长的光来设计更有效的作物的见解。

这项发现于今天发表在“科学”杂志上，由伦敦帝国理工学院领导，得到了BBSRC的支持，并参与了堪培拉的澳大利亚国立大学，巴黎的CNRS和Saclay以及米兰的CNR。

地球上绝大多数生命在光合作用过程中使用可见红光，但新型使用近红外光。当它们在近红外光下生长时，在多种蓝藻(蓝绿藻)中被发现，在黄石中的细菌垫和澳大利亚的海滩岩石等阴影条件下发现。

正如科学家们现在发现的那样，它也发生在伦敦帝国理工学院配有红外LED的橱柜里。

光合作用超出红色限制

标准的，近乎普遍的光合作用类型使用绿色色素，叶绿素a，既收集光，又利用其能量制造有用的生物化学物质和氧气。叶绿素a吸收光的方式仅意味着来自红光的能量可用于光合作用。

由于叶绿素-a存在于我们所知的所有植物，藻类和蓝细菌中，因此认为红光能量为光合作用设定了“红色限制”;也就是说，产生氧气的苛刻化学物质所需的最小能量。红色限制用于天体生物学，以判断复杂的生命是否可能在其他太阳系的行星上演化。

然而，当一些蓝藻在近红外光下生长时，标准的含叶绿素a系统关闭，不同系统含有不同种类的叶绿素，叶绿素-f，接管。

到目前为止，人们认为叶绿素-f只是收获了光。新的研究表明，叶绿素-f在阴影条件下的光合作用中起着关键作用，使用低能红外光进行复杂的化学反应。这是光合作用“超越红色限制”。

来自帝国生命科学系的首席研究员Bill Rutherford教授说：“光合作用的新形式使我们重新思考我们认为可能的东西。它也改变了我们理解标准光合作用核心关键事件的方式。这是教科书改变了一些东西。“

防止光线伤害

已知另一种蓝藻(Acaryochloris)可以进行超过红色限制的光合作用。然而，因为它发生在这一个物种中，具有非常特殊的栖息地，它被认为是“一次性”。Acaryochloris生活在绿色海鞘下面，遮蔽了大部分可见光，只留下近红外线。

今天报道的基于叶绿素-f的光合作用代表了广泛分布的第三种光合作用。但是，它仅用于特殊的红外线遮蔽条件;在正常光照条件下，使用标准的红色光合作用形式。

据认为，光损伤将超出红色限制，但新的研究表明，在稳定的阴影环境中，它不是一个问题。

共同作者，来自帝国生命科学系的Andrea Fantuzzi博士说：“找到一种超出红色限制的光合作用，改变了我们对光合作用能量需求的理解。这提供了对光能利用的见解。保护系统免受光线损害的机制。“

这些见解对于试图通过使用更广泛的光线来设计作物以进行更有效的光合作用的研究人员非常有用。这些蓝藻如何保护自己免受光线亮度变化造成的损害，这有助于研究人员发现工程师进入农作物的可行性。

改变教科书的见解

在新系统中可以看到比以前在标准叶绿素-a系统中看到的更多细节。通常被称为“附属”叶绿素的叶绿素实际上是执行关键的化学步骤，而不是复合体中心的教科书“特殊配对”叶绿素。

这表明这种模式适用于其他类型的光合作用，这将改变教科书对光合作用的主要形式如何工作的看法。

该研究的第一作者和发起人DennisNürnberg博士说：“我没想到我对蓝藻及其多样化生活方式的兴趣会对我们理解光合作用的方式产生重大变化。令人惊奇的是仍然存在在大自然中等待被发现。“

BBSRC-UKRI前沿生物科学负责人Peter Burlinson说：“这是光合作用的一个重要发现，这一过程在为世界提供食物的作物的生物学中起着至关重要的作用。这样的发现突破了我们对应该祝贺生活和比尔卢瑟福教授以及帝国烟草公司的团队揭示这一基本过程的新视角。“