新華社杭州11月20日電（記者朱涵）浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院、良渚實(shí)驗(yàn)室與中國科學(xué)院植物研究所科研團(tuán)隊(duì)合作，解析了綠硫細(xì)菌古老光合反應(yīng)中心的原子空間結(jié)構(gòu)，揭示了獨(dú)特的色素分子空間排布及能量傳遞機(jī)制，有助于理解光合反應(yīng)中心的起源和進(jìn)化，為設(shè)計(jì)光敏器件、提升植物光能利用率提供借鑒。相關(guān)研究于2020年11月20日刊登在《科學(xué)》雜志。

光合細(xì)菌是一種35億年前就在地球上出現(xiàn)的古老的原核生物體，在經(jīng)歷漫長的生物進(jìn)化和多次對生物界具有毀滅性的氣候大災(zāi)變后，這些古老的生物依然頑強(qiáng)地活著。綠硫細(xì)菌是光合細(xì)菌大家庭中的一員，這類細(xì)菌具備獨(dú)特的光合作用系統(tǒng)，能夠在光線極弱的環(huán)境中進(jìn)行光合作用。

科研團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了樣品制備的各環(huán)節(jié)，獲得了穩(wěn)定且足夠的蛋白復(fù)合體樣品，通過冷凍電鏡技術(shù)，收集了近萬張樣品顆粒的電子顯微鏡成像圖片，最終成功解析了綠硫細(xì)菌反應(yīng)中心的三維原子結(jié)構(gòu)。

綠硫細(xì)菌反應(yīng)中心的葉綠素分子分為兩層，兩層葉綠素之間有一條明顯的“間隙”。據(jù)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院、良渚實(shí)驗(yàn)室教授張興介紹，在目前已經(jīng)解析的其他光合作用反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)中，類似的“間隙”中間都有一種作為橋梁的葉綠素分子來促進(jìn)能量由上層的葉綠素分子傳到下層葉綠素分子，但在綠硫細(xì)菌反應(yīng)中心內(nèi)部沒有這個(gè)橋梁分子。

“光合作用的反應(yīng)過程十分復(fù)雜，反應(yīng)中心的空間結(jié)構(gòu)也極其復(fù)雜。在地球幾十億年的歷史中，光合反應(yīng)中心起源只產(chǎn)生過一次，地球上現(xiàn)有的所有光合反應(yīng)中心都是從同一個(gè)祖先蛋白通過發(fā)散方式進(jìn)化而來。”張興說，課題組下一步研究將努力獲取更多的數(shù)據(jù)，來揭示該古老反應(yīng)中心進(jìn)行能量傳遞的分子機(jī)理。未來有望通過人工模擬光合作用機(jī)制、仿生設(shè)計(jì)光敏器件，改造植物光合反應(yīng)系統(tǒng)、提高太陽能利用率，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

[責(zé)任編輯：楊凡、懷初俠]

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