海南发现两个新记录物种：长得像树叶 靠光合作用就能活

海南发现两个新记录物种：长得像树叶靠光合作用就能活这是在中国大陆首次正式记录的，能依靠光合作用提供“养料”的软体动物。其中，白边侧足海天牛整体造型就像掉落在水中的叶子一样，触角像兔耳朵。研究团队介绍，白边侧足海天牛在分类上属于软体动物门腹足纲囊舌目，是一种潮间带底栖软体动物，只有5至8毫米长，不到一个纽扣大小。一般情况下，每个水洼中会“居住”10多到100多只白边侧足海天牛。另外一种绒毛海天牛整体呈橄榄绿，身体上覆盖着长短不一的白色绒毛，并在绒毛间分布有橙色和黑色小点，形成融入环境的保护色，有点像毛毛虫。绒毛海天牛的侧足边缘和嗅角为橙色，且随着个体发育，侧足边缘和嗅角颜色加深，斑点变多，体长约40毫米。有意思的是，虽然海天牛可以进行光合作用，但它们的叶绿体确实“偷”来的。当他们还是幼虫的时候，就会啃食一些藻类，用口腔里的齿舌刺破细胞壁，再把叶绿体吸出来，置于自己体内消化道细胞中，身体的颜色也从透明变为了绿色，并具有了光合能力，通过光是合作用获取维持生命最根本的能量和有机质。不过根据海天牛种类以及它们取食藻类种类的不同，它们获得的光合能力时间也不同。此次发现的白边侧足海天牛便属于能长期维持光合能力的类群，而绒毛海天牛则还需要不时进食藻类。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359749.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359749.htm

科学家巧妙"破解"光合作用 为可再生能源的突破铺平道路

科学家巧妙"破解"光合作用为可再生能源的突破铺平道路由剑桥大学领导的一个由物理学家、化学家和生物学家组成的国际团队能够在活细胞中以超快的时间尺度研究光合作用--植物、藻类和一些细菌将阳光转化为能量的过程：百万分之一秒。尽管它是地球上最知名和研究最充分的过程之一，研究人员发现光合作用仍然有秘密可言。利用超快光谱技术研究能量的运动，研究人员发现能够从负责光合作用的分子结构中提取电子的化学物质在初始阶段就这样做了，而不是像以前认为的那样在很久以后。光合作用的这种"重新布线"可以改善它处理过剩能量的方式，并创造出新的和更有效的使用其能量的方法。这一结果于3月22日在《自然》杂志上报告。尽管光合作用是一个广为人知且被广泛研究的过程，剑桥大学的研究人员发现它仍有隐藏的秘密。通过采用超快光谱技术，他们发现从负责光合作用的分子结构中提取电子发生在比以前假设的更早的阶段。光合作用的这种"重新布线"可能会导致更好地管理过剩的能量，并开发出新的、更有效的方法来利用其潜力。剑桥大学优素福-哈米德化学系的JennyZhang博士说："我们对光合作用的了解并不像我们想象的那样多，我们在这里发现的新的电子转移途径完全令人惊讶。"他负责协调这项研究。虽然光合作用是一个自然过程，但科学家们也一直在研究如何利用它来帮助解决气候危机，例如，通过模仿光合作用过程，从阳光和水产生清洁燃料。张和她的同事最初试图了解为什么一种叫做醌的环形分子能够从光合作用中"偷"走电子。醌在自然界中很常见，而且它们可以很容易地接受和送出电子。研究人员使用一种叫做超快瞬时吸收光谱的技术来研究醌在光合作用蓝细菌中的表现。一个国际科学家小组以百万分之一秒的超快时间尺度研究了活细胞中的光合作用。尽管得到了广泛的研究，光合作用仍然隐藏着未被发现的秘密。通过采用超快光谱技术，研究小组发现，化学物质在比以前认为的更早的阶段从参与光合作用的分子结构中提取电子。这种"重新布线"可以加强该过程对多余能量的处理，并产生新的、有效的方法来利用其力量。张说："没有人正确地研究过这种分子如何在光合作用的早期阶段与光合作用机器相互作用：我们以为我们只是用一种新技术来证实我们已经知道的东西。相反，我们发现了一个全新的途径，并进一步打开了光合作用的黑盒子。使用超快光谱观察电子，研究人员发现，发生光合作用初始化学反应的蛋白质支架是"泄漏的"，允许电子逃逸。这种泄漏性可以帮助植物保护自己免受明亮或快速变化的光线的损害。"光合作用的物理学令人印象深刻，"共同第一作者、剑桥大学卡文迪什实验室的托米-贝基说，"通常情况下，我们在高度有序的材料上工作，但观察电荷在细胞中的传输为新发现大自然如何运作提供了非凡的机会。""由于来自光合作用的电子分散在整个系统中，这意味着我们可以接触到它们，"共同第一作者劳拉-韦博士说，她在生物化学系从事这项工作，现在在芬兰图尔库大学工作。我们不知道这一途径的存在这一事实令人振奋，因为我们能够利用它为可再生能源提取更多的能量。"研究人员能够在光合作用过程的早期操纵光合作用途径从太阳产生清洁燃料时，可以使该过程更加有效。此外，调节光合作用的能力可能意味着可以使农作物更能够忍受强烈的阳光。许多科学家曾试图从光合作用的早期阶段提取电子，但说这是不可能的，因为能量是如此埋没在蛋白质支架中，张说。"我们可以在更早的过程中偷取它们，这一事实令人震惊。起初，我们认为我们犯了一个错误：我们花了一段时间来说服自己我们做到了。"这一发现的关键是使用了超快光谱学，它使研究人员能够在飞秒级--万亿分之一秒--上跟踪活体光合细胞中的能量流动。共同作者、生物化学系的克里斯托弗-豪（ChristopherHowe）教授说："使用这些超快方法使我们能够更多地了解光合作用的早期事件，而地球上的生命正是依赖于此。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351213.htm

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料

科学家通过人工光合作用利用阳光制造出可生物降解的塑料利用太阳光为光氧化系统提供动力，丙酮酸和CO¬2被苹果酸脱氢酶和富马酸酶转化为富马酸由人工光合作用研究中心的YutakaAmao教授和大阪市立大学研究生院的研究生MikaTakeuchi领导的研究小组，已经成功地从二氧化碳中合成富马酸，这是一种塑料原料，这也是首次由阳光驱动来生成的材料。他们的研究结果发表在《可持续能源与燃料》上。富马酸通常是从石油中合成的，用作制造可生物降解塑料（如聚丁二酸）的原料，但这一发现表明，富马酸可以利用可再生的太阳能从二氧化碳和生物质衍生化合物中合成。"为了实现人工光合作用的实际应用，这项研究成功地使用了可见光-可再生能源-作为动力源，"Amao教授解释说。"在未来，我们的目标是收集气态二氧化碳，并通过人工光合作用直接合成富马酸"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343733.htm

科学家们开发了一种依靠光合作用运行的活体"生物太阳能电池"

科学家们开发了一种依靠光合作用运行的活体"生物太阳能电池"从细菌和真菌到植物和动物，电子作为生物过程的一部分在所有活体细胞中自然传输。通过引入电极，可以利用这些细胞来产生可供外部使用的电力。以前的研究曾利用细菌创造了燃料电池，但它需要不断地喂食。这种新方法使用光合作用，即植物将光能转化为化学能的过程，来产生电流。在这个过程中，光驱动来自水的电子流，最终导致氧气和糖的产生。这意味着活体光合作用细胞不断产生电子流，可以作为"光电流"被拉走，用于为外部电路供电，就像太阳能电池一样。这里显示的肉质植物可以成为一个活的太阳能电池，利用光合作用为一个电路供电。资料来源：改编自ACS应用材料与界面，2022，DOI：10.1021/acsami.2c15123某些植物--比如在干旱环境中发现的多肉植物有厚厚的角质层以保持叶片内的水分和营养。YanivShlosberg、GadiSchuster和Adir想观察多肉植物的光合作用是否能利用其内部的水和营养物质作为电化学电池的电解质溶液为活体太阳能电池创造能量。研究人员利用肉质植物Corpuscularialehmannii（也被称为"短叶冰花"）创造了一个活的太阳能电池。他们将一个铁阳极和铂阴极插入该植物的一片叶子中，发现其电压为0.28V。当连接到一个电路中时，它产生了高达20μA/cm2的光电流密度，当暴露在光线下时，可以持续产生一天以上的电流。虽然这些数字比传统的碱性电池要小，但它们毕竟只是代表一片叶子。以前对类似有机装置的研究表明，将多片叶子串联起来可以提高电压。该团队特别设计了活体太阳能电池，以便内部叶片溶液内的质子可以在阴极结合形成氢气，这种氢气可以被收集并用于其他应用。研究人员说，他们的方法可以使未来可持续的、多功能的绿色能源技术得到发展。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339551.htm

拯救珊瑚礁的重要方法：让海水清澈 使其更好地获得阳光

拯救珊瑚礁的重要方法：让海水清澈使其更好地获得阳光宾夕法尼亚州立大学的博士后学者、该研究的主要作者TomásLópez-Londoño说："珊瑚礁是地球上生物最丰富的生态系统之一。为了更好地了解这种多样性，我们研究了阳光在珊瑚和为其生存提供氧气的藻类之间的共生关系中所扮演的角色。我们发现，水下的光照强度在珊瑚的共生藻类为维持其光合作用而消耗的能量中起着至关重要的作用。"他解释说，这些发现虽然新颖，但几乎没有什么启示。科学早已表明，阳光是维持地球上生命的几乎所有生化反应的主要能量来源，但是阳光对珊瑚的影响还没有被充分理解。López-Londoño说："我们开发了一个模型，为珊瑚的生物多样性模式提供了一个机制上的解释。这一解释的核心是水的透明度，这意味着保护水下的光照气候应该是珊瑚礁保护的优先事项。它与减轻污染、限制海洋酸化和减少热应力一样至关重要。"研究人员研究了生长在水族箱中的珊瑚，模拟深度和阳光的梯度，以建立一个数学模型，描述珊瑚的光合作用能量随深度变化与物种多样性梯度之间的关联。然后，他们在现有公布的数据上测试了该模型，比较了全球海洋生物多样性热点地区的水清澈度和生物多样性模式对比的珊瑚礁。该团队的生产力-生物多样性模型解释了64%到95%的珊瑚物种丰富程度与深度的相关变化，表明物种丰富度随深度变化的大部分是由阳光照射的变化驱动的。宾夕法尼亚州立大学生物学教授、该研究的共同作者RobertoIglesias-Prieto说："该模型非常优雅，因为它只考虑了两件事。眼于生产力，即一个藻类从太阳中提取能量的潜力，以及生活成本，即修复光合作用机器的成本。这是一个非常简单的概念，它可以解释现有的经验数据。"针对全球数据集运行他们的模型后，研究人员发现，阳光支持的藻类能量供应的变化在珊瑚群落内物种多样性的空间变化中起着重要作用。研究结果表明，具有充足阳光的高产海底环境是防止人口和环境变化造成物种灭绝风险的重要保障。Prieto说，这些发现为珊瑚礁保护提供了一个新的策略：保护水的透明度。研究人员发现，维持珊瑚礁的水光学质量是保护珊瑚生物多样性和防止珊瑚礁退化的根本。我们倾向于对大规模的威胁做出反射性反应，如海洋酸化和气候变化的热应力。社区可以通过减少与人类发展相关的沉淀和污染来保护当地海水的透明度--而且任何人都可以参与这项工作。与珊瑚面临的许多环境威胁不同，这是可以而且应该在当地管理的事情。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345191.htm

大自然的量子密码 揭开光合作用的秘密

大自然的量子密码揭开光合作用的秘密"科学界已经做了大量的理论和实验工作，试图了解光子被吸收后会发生什么。但我们意识到，没有人在讨论第一步。"这项研究的共同第一作者、劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）生物科学领域资深科学家、加州大学伯克利分校化学教授格雷厄姆-弗莱明（GrahamFleming）说："这仍然是一个需要详细解答的问题。"在研究中，弗莱明、共同第一作者、伯克利实验室能源科学领域资深科学家比尔吉塔-惠利（BirgittaWhaley）和他们的研究小组表明，单个光子可以启动光合紫色细菌光合作用的第一步。由于所有光合生物都使用类似的过程，并且有着共同的进化祖先，研究小组确信植物和藻类的光合作用也是以同样的方式进行的。"弗莱明说："大自然发明了一种非常聪明的技巧。生命系统如何利用光根据光合作用将阳光转化为富含能量的分子的效率，科学家们长期以来一直认为，只需一个光子就能启动反应，光子将能量传递给电子，电子再与不同分子中的电子交换位置，最终生成生产糖类的前体成分。毕竟，太阳并不能提供那么多的光子--在晴朗的日子里，每秒钟只有一千个光子到达一个叶绿素分子--但这一过程却在整个地球上可靠地进行着。第一作者李全伟是弗莱明和惠利研究组的联合博士后研究员，负责开发新的量子光实验技术。而且，使问题更加复杂的是，揭示光合作用后期步骤精确细节的大量研究都是通过用强大的超快激光脉冲触发光合作用分子进行的。共同第一作者格雷厄姆-弗莱明（左）和第一作者李全伟在他们尖端实验中使用的一些设备附近。图片来源：HenryLam/弗莱明实验室李全伟说："激光和太阳光的强度相差悬殊--典型的聚焦激光束的亮度是太阳光的一百万倍。即使你能产生一束强度与太阳光相当的微弱光束，但由于光的量子特性（即光子统计），它们之间的差别仍然很大。他解释说，由于没有人看到光子被吸收，我们不知道光子被吸收后有什么不同，也不知道它是哪种光子。但是，就像需要了解每个粒子才能构建量子计算机一样，我们需要研究生命系统的量子特性，才能真正了解它们，并制造出产生可再生燃料的高效人工系统。"与其他化学反应一样，光合作用最初也是以批量的方式被理解的--这意味着我们知道总体的输入和输出是什么，并由此推断出单个分子之间的相互作用可能是什么样子的。20世纪70年代和80年代，技术的进步使科学家能够直接研究反应过程中的单个化学物质。现在，科学家们开始利用更先进的技术探索下一个前沿领域--单个原子和亚原子粒子尺度。从假设到事实设计一项能够观测单个光子的实验，意味着要汇集一支由理论家和实验家组成的独特团队，将量子光学和生物学的尖端工具结合在一起。惠利说："这对研究光合作用的人来说是全新的，因为他们通常不会使用这些工具，而对量子光学领域的人来说也是全新的，因为我们通常不会考虑将这些技术应用于复杂的生物系统。"科学家们建立了一个光子源，通过一种叫做自发参量下变频的过程产生一对光子。在每个脉冲中，第一个光子--"预示"--被一个高灵敏度的探测器观测到，该探测器证实第二个光子正在前往从光合细菌中提取的光吸收分子结构组装样本的途中。在样品附近还安装了另一个光子探测器，用于测量光合作用结构吸收原始光子对中第二个"预示"光子后发出的能量较低的光子。实验中使用的光吸收结构b被称为LH2，已被广泛研究。众所周知，波长为800纳米（nm）的光子被LH2中的9个细菌叶绿素分子环吸收，从而将能量传递给第二个由18个细菌叶绿素分子组成的环，后者可在850纳米波长处发射荧光光子。在原生细菌中，光子的能量会继续传递给后续分子，直到用于启动光合作用的化学反应。但在实验中，当LH2s与其他细胞机制分离后，850纳米光子的检测就成为该过程被激活的明确信号。"如果只有一个光子，就很容易丢失。这就是我们使用预示光子的原因。科学家们分析了超过177亿个预示光子探测事件和160万个预示荧光光子探测事件，以确保观测结果只能归因于单光子吸收，而没有其他因素影响结果。我认为第一件事是，这项实验表明，你实际上可以用单个光子做事情。所以这是非常非常重要的一点，"惠利说。"接下来，我们还能做什么？我们的目标是在尽可能短的时间和空间尺度上研究单个光子通过光合复合体进行的能量转移。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378649.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378649.htm