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        无光也能生长 光合作用不止一种

        张 晔

        2019年02月21日08:20  来源科技日报
         
        原标题无光也能生长光合作用不止一种

        从17世纪中叶发现光合作用以来有可见光才能转换能量的定式思维已经存在数百年然而6月15日科学杂志刊发的一项研究成果改变了这一传统经典理论研究人员发现一种蓝藻细菌在光合作用过程中可以把近红外光转换成生命体所需要的化学能而不是可见光

        这个发现极大地拓展了我们对光合作用的认识按照这个思路人类可在基本没有可见光的深海海底或地外行星上寻找新的生命南京农业大学生命科学学院副教授许晓明告诉科技日报记者

        生命与水光之间的奇妙关系

        绿色植物利用太阳的光能同化二氧化碳?#36864;?#21046;造有机物质并释放氧气的过程称为光合作用光合作用是一切生物生存繁衍和发展的根本保障

        早在17世纪中叶?#20998;?#31185;学家就发?#31181;?#29289;动物与水光二氧化碳之间存在着奇妙的关系这是人类对光合作用最早的认识后来1771年被称为光合作用发现年

        人类在20世纪对光合作用有了深入地科学认识通过研究发现光合作用是通过光合色素完成的许晓明说太阳光有赤?#28982;?#32511;青蓝紫不是一种色素能够全部吸收的所以广义的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素叶黄素等

        光合色素主要分为两大类一类是天线色素主要是负责接收光并传递到?#20174;行模?#21478;一类是?#20174;行?#33394;素它能把光在?#20174;行?#36827;行电荷分离转换成有机物质这其中叶绿素-a是主角其他如叶绿素-b叶绿素-c叶绿素-d等?#38469;?#37197;角只有叶绿素-a才能完成接收传递光并将可见光转化为化学物质和氧气的过程

        而人们又发现光合色素只能吸收太阳光中的可见光具体来说是吸收可见光中的红光和蓝光反射绿光人们已知所有的植物中都有叶绿素存在所以植物也?#32479;?#29616;出绿色

        不甘当配角的叶绿素-f

        来?#26434;?#22269;帝国理工生命科学系的研究人员发现在美国黄石公园的细菌垫以及澳大利亚的海滩?#19994;?#38452;暗环境中存在着一种蓝藻细菌由于它周围?#36127;?#27809;有可见光含有叶绿素-a的标准光合作用系统就会失效从而被叶绿素-f接管

        叶绿素-f能吸收波长大于760nm的光是已知能吸收最大波长的光的叶绿素在此之前人类一直以为它只具有捕获光的作用而最新的研究表明叶绿素-f在光合系统中也能进行光化学?#20174;?/p>

        当处于阴暗条件下时叶绿素-f就会在光合作用过程中起着关键性作用它能利用能量很低的近红外光来进行复杂的化学?#20174;?/p>

        这是一项非常重大的发现这种新形式的光合作用改变了我们?#21592;?#20934;光合作用中的核心事物的理解 许晓明认为过去常被?#28216;?#37197;角的叶绿素-f实际?#29616;?#34892;着光合作用中的关键化学步骤这将改变长期以来对主要的光合作用形式是如何工作的观点同时也预示着将?#20174;?#21487;能继续发现其他类型的光合作用

        科学家也表示最新报道的这种基于叶绿素-f的光合作用代表了第三?#27490;?#27867;存在的光合作用类型但是它仅适用于阴?#30331;?#23500;含红外线的特殊环境中在正常光照条件下光合系统仍会使用标准的红光形式进行光合作用

        或应调整外星生命寻找方向

        这一发现不仅有重要的科学价值也有积极的实际意义例如对农作物的改造帮助寻找外星生命等

        我们可以通过基因改造的方式让农作物具备在阴暗环境下生长的可能但是目前来看还没有这个必要性许晓明说光照?#35282;?#36716;换的能量越多现阶段在地球上种植的农作物为了达到?#32454;?#30340;产量需要强光照即使人类改造出能在夜里生长的农作物实际价值并不大

        但是?#26434;?#23547;找外星生命来说这个发现可谓意义重大

        由于在已知的所有植物藻类蓝藻细菌中都存在叶绿素-a因此我们一直认为光合作用有一个红光极限?#20445;?#27874;长400700nm它代表着光合作用所需的最低能量在天体生物学中红光极限常被用以判?#32454;?#26434;的生命是否可能在其他行星上演化的参考之一

        许晓明向记者介绍通过卫星对地球表面植物进行遥感观测主要原理就是测定叶绿素-a而以叶绿素-f为主的新型光合作用将改变传统观测模式这一发现意味着或许应该调整寻找外星生命的方向在一些阴暗的星球上或许有一些生命体正以我们不知道的光合作用形式顽强地生存着

        (责编刘婧婷熊旭)

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