APP下载

光能酵母:阳光下快乐成长

2024-08-03田蓉

知识就是力量 2024年7期

酵母菌是对真菌界一类真核单细胞微生物的总称,广泛存在于自然界中。它们是兼性厌氧菌(有氧和无氧环境都可生长),有氧时利用有氧呼吸产能;无氧时则通过发酵糖类产能,催化糖分解为酒精、二氧化碳、酸类等物质。

酵母菌的工作与糖类这种有机化合物密不可分,但近日,科研人员将视紫红质基因插入酿酒酵母中,使它拥有了将光能转化为化学能的能力。

被光照射时,视紫红质蛋白的结构发生改变,将细胞质中的氢离子搬运到液泡中,这个过程会减少三磷酸腺苷(gān,一种化合物,水解时会释放大量能量,是生物体内最直接的能量来源)的消耗。同时,细胞质中氢离子减少,酸性降低,使得细胞质中的部分纤维被溶解,而这可以帮助细胞减轻饥饿,维持代谢,生长速度得以加快。

许多生物都会吸收光能进行代谢,基于叶绿素进行的光合作用是最常见、最为人熟知的方式。不过,自然界中还存在着一种系统,依赖的是一种结构相对简单且广泛存在的物质——视紫红质。

视紫红质蛋白对光敏感,自然界已发现的视紫红质根据其蛋白序列可分为两种,一种存在于大多数脊椎动物的视网膜上,可以感知光信号;另一种则存在于细菌等微生物中。

目前,已发现的酵母菌有数千种,但都需要靠分解外界提供的有机物来获取能量。现在,科研人员将玉米黑粉菌(一种会生长在玉米上的真菌)中的视紫红质基因引入酿酒酵母中,使其拥有了吸收光能的能力。

小小的酵母菌,在阳光下长得更强、更壮,这一研究成果有助于人们探索更多生命奥秘。

经实验,在无氧条件下对酵母菌进行光照,具有视紫红质基因的酵母菌不仅生长速度加快,增长数量也更多,显然在竞争中更具优势。

(责任编辑 / 牛一名 美术编辑 / 韦英章)