不同尋常！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“神秘細(xì)菌”：靠光合作用為生

8年前，人們在戈壁沙漠的天鵝湖中發(fā)現(xiàn)了一種不尋常的細(xì)菌。這種新的生物體屬于一個罕見的細(xì)菌屬，叫做Gemmatimonas，它含有細(xì)菌性葉綠素，這是一種與植物中的葉綠素有關(guān)的色素。由歐洲和英國科學(xué)家合作對其基因組的分析表明，這種新型細(xì)菌會進行一種古老的光合作用并以此為生。

主要作者Pu Qian博士說：“這項結(jié)構(gòu)和功能研究具有令人興奮的意義，因為它表明Gemmatimonas已經(jīng)獨立地演化出它自己的緊湊、堅固和高效的架構(gòu)，可以用于采集和捕獲太陽能。”

在他們于2月16日發(fā)表在《科學(xué)進展》上的論文中，該團隊展示了這種神秘的生物體如何收獲光能。他們解釋了如何使用四個不同實驗室的電子低溫顯微鏡進行研究。最初是在巴塞爾大學(xué)，他們通過該實驗室得到了一個復(fù)合體的投影圖；然后在英國鉆石光源的eBIC（電子生物成像中心）收集數(shù)據(jù)，從中獲得了一個3.4埃米的分辨率結(jié)構(gòu)；隨后，在捷克共和國的CEITECH收集到了進一步數(shù)據(jù)，并結(jié)合所收集的兩個數(shù)據(jù)集產(chǎn)生了一個3.2埃米的模型；最后在賽默飛世爾科技公司進行的數(shù)據(jù)采集得到了2.4埃米的結(jié)構(gòu)。

他們的工作揭示了光合作用復(fù)合體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，該復(fù)合體由178種色素與80多個蛋白質(zhì)亞單位結(jié)合而成。光收集亞單位在反應(yīng)中心周圍的兩個同心環(huán)中，反應(yīng)中心將吸收的光能轉(zhuǎn)化為電荷。科學(xué)家認(rèn)為，這個復(fù)合體的結(jié)構(gòu)不僅有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且有很好的光收集效率。

由于外環(huán)中的顏料比環(huán)中心的顏料具有更高的能量，整個排列就像一個漏斗。復(fù)合體外圍的色素吸收的能量在幾皮秒內(nèi)沿著能量梯度轉(zhuǎn)移到復(fù)合體的中心，并在那里轉(zhuǎn)化為新陳代謝所需的能量。

該研究論文題為"2.4-Å structure of the double-ring Gemmatimonas phototrophica photosystem"，已發(fā)表在《科學(xué)進展》期刊上。

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論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk3139

標(biāo)簽： 光合作用