蒙哥馬利實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，水生細(xì)菌(稱為藍(lán)細(xì)菌)如何監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中的光質(zhì)量以及它們能夠很好地?cái)U(kuò)展圖像光合作用的能力之間存在聯(lián)系。光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)，如何捕獲陽光并轉(zhuǎn)化為可用于地球生命的能量，這些都是很好理解的。

現(xiàn)在，科學(xué)家們希望利用光合生物，將其能量產(chǎn)量吸收到生物燃料和工業(yè)產(chǎn)品中。這樣做需要我們?cè)谟欣沫h(huán)境中生長有機(jī)體，食物，光線和營養(yǎng)物質(zhì)之間的平衡。

然而，我們不太了解有機(jī)體的領(lǐng)域如何影響其光合作用 - 換句話說，什么會(huì)導(dǎo)致良好的產(chǎn)量。

藍(lán)藻(cyanos，簡稱cyanos)是生物技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)生物之一。雖然很小 - 每個(gè)都比人類頭發(fā)的寬度小25倍 - 但它們主宰著地球的海洋，湖泊和河流。

數(shù)十億年前，它們是最早開始進(jìn)行光合作用的生物之一，這也是地球上生命存在的原因。

今天，cyanos是地球上最好的光合作用表演者之一，開發(fā)了無數(shù)系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)周圍的光質(zhì)，因此他們可以微調(diào)光合作用以獲得最佳能力。

科學(xué)：光質(zhì)改變了青色如何獲得食物

Brandon Rohnke是Beronda Montgomery實(shí)驗(yàn)室和生物化學(xué)與分子生物學(xué)系的研究生，他是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的一員，該團(tuán)隊(duì)展示了一種名為Fremyella的氰基物如何跟蹤可用光波長的變化，以控制能量和食物的攝入量。光合作用。該研究發(fā)表在mSphere期刊上。

這兩個(gè)系統(tǒng)解釋了

跟蹤光波長質(zhì)量：Cyanos下沉或漂浮在水中以在其環(huán)境中有利地定位自己，并且周圍的光波長隨深度而變化。例如，在表面上，cyanos暴露于大量的紅光。隨著它們下沉，紅光變得越來越稀少，而綠光仍然充足。Cyanos不斷跟蹤光線質(zhì)量并自行調(diào)整以隨時(shí)捕獲最多可用波長。這就像將汽車收音機(jī)撥到確切的頻率，以捕捉來自您喜愛的電臺(tái)的波浪。但您只能調(diào)到您所在位置的電臺(tái)。

生產(chǎn)食物的光合作用工廠：在光合作用的后半部分，二氧化碳從空氣中獲取，產(chǎn)生能夠?yàn)楣夂仙锾峁┠芰康哪芰糠肿?。在cyanos中，這一步驟發(fā)生在小型工廠內(nèi) - 稱之為納米工廠 - 官方稱為carboxysomes。

在之前的研究中，科學(xué)家從基因上遺傳了一個(gè)主要的光探測(cè)器(稱為RcaE)，它失去了適應(yīng)波長變化的能力。

“令我們驚訝的是，這一變化影響了納米工廠。我們的實(shí)驗(yàn)室氰基生產(chǎn)了更多的納米工廠，但尺寸更小，”布蘭登說。“在自然界中，氰基細(xì)胞每個(gè)細(xì)胞橫截面將有2到3個(gè)。突變體最多可達(dá)7個(gè)。”

研究小組發(fā)現(xiàn)，沒有光探測(cè)導(dǎo)致：

構(gòu)成納米工廠結(jié)構(gòu)外部部分的材料，墻壁的增加;

減少納米工廠內(nèi)部的機(jī)器并處理氰基的食物。

“我們認(rèn)為發(fā)生的事情是，大量的結(jié)構(gòu)材料競(jìng)相招募更少數(shù)量的可用機(jī)器。結(jié)果是機(jī)器分布在更多但更小的納米工廠中，”布蘭登說。

“不知何故，跟蹤外部光線是一種嚴(yán)格控制納米工廠數(shù)量和結(jié)構(gòu)的方法。我們還不確定這兩種系統(tǒng)是如何相互作用的。”

該團(tuán)隊(duì)排除了可能引起這種觀察的副作用，例如突變體的修飾細(xì)胞形狀或它產(chǎn)生大量有毒副產(chǎn)物的事實(shí)。

該研究是MSU-DOE植物研究實(shí)驗(yàn)室的一部分，旨在重新利用氰基納米工廠制造供人類消費(fèi)的材料，如可再生能源或醫(yī)療產(chǎn)品。

“獲得撥打或減少納米工廠數(shù)量和規(guī)模的能力可以幫助管理未來生物技術(shù)背景下的生產(chǎn)力水平，”布蘭登說。“但這只是一種控制機(jī)制。我們還有更多的東西需要解讀。”

在用“氰基燃料”為汽車和飛機(jī)提供動(dòng)力之前還需要一段時(shí)間，但科學(xué)家們正在慢慢地，但肯定地，揭示了到達(dá)那里的方式。