新研究揭示光合作用進化「缺失的一環」

一個國際團隊近日在英國《自然》雜誌上發表論文說，他們利用湖水樣本培養出一種奇特的光合細菌，它屬於綠彎菌門一種此前未知的目，代表了光合作用生物進化過程中的過渡形式。新發現為進一步探索遠古地球上光合作用的進化提供了線索。

通常對光合作用的定義是植物和藻類吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。而事實上，還有一種光合作用不產生氧氣，是一種發生在光合細菌中的原始光合作用機制，在地球生命誕生不久後就已出現，而產氧光合作用的出現要晚大約10億年。

據日本北海道大學和日本海洋研究開發機構聯合發佈的公報，進行產氧光合作用的植物和藻類擁有兩個被稱為光系統的光吸收功能單位，即光系統I和光系統II，分別對應光反應和暗反應階段。每個光系統都由捕光天線（即捕光色素）和反應中心構成，光系統I和光系統II的反應中心分別稱為I型反應中心和II型反應中心，它們均由遠古光合細菌的反應中心進化而來。

光合細菌細胞內只有一個光系統。綠彎菌門是一類現存的光合細菌，它們具有被稱為綠色體的光合作用細胞器，迄今已知的綠彎菌門細菌光系統反應中心均為II型。

北海道大學、日本海洋研究開發機構和加拿大滑鐵盧大學等單位的研究人員利用從加拿大北部一處湖泊採集的湖水樣本培養出一種光合細菌，並利用基因組學、光譜學等方法對其分析後發現，這種細菌屬於綠彎菌門一種此前未知的目。它擁有光合作用所需的綠色體，與其他已知綠彎菌門細菌不同的是，它通過I型反應中心進行光能轉換。研究人員認為這種細菌與其他綠彎菌門成員從相近的共同祖先那裡繼承了光合作用能力。

研究人員認為，新發現的光合細菌代表了光合作用生物進化過程中一種奇特的過渡形式，是光合作用「系統進化樹上」此前「缺失的一環」，也是全面了解遠古地球上光合作用從不產氧向產氧進化的「活化石」。