能像植物一样从阳光中获取能量的生物：“叶羊（leaf sheep）”，一种看起来像卡通羊的小海蛞蝓。 这种神奇的生物是世界上少数

能像植物一样从阳光中获取能量的生物：“叶羊（leaf sheep）”，一种看起来像卡通羊的小海蛞蝓。 这种神奇的生物是世界上少数能够利用藻类进行光合作用的生物之一。 开云四台开线咨询| 菲律宾品茶修车 OK区块链娱乐城 | 佳运官方客服 广告位投放

革命性三维快照揭示光合作用背后的“秘密机器”

革命性三维快照揭示光合作用背后的“秘密机器” 图片显示的是植物 RNA 聚合酶 PEP 的高分辨率三维模型，它在光合作用中发挥着核心作用。图片来源：Paula Favoretti Vital do Prado 和 Johannes Pauly / MPI-NAT, UMG没有光合作用，就没有空气可呼吸光合作用是地球上所有生命的基础。这一复杂的过程使植物能够利用太阳光能将二氧化碳和水转化为化学能和氧气。这一转化过程在叶绿体中进行，叶绿体是光合作用的核心。叶绿体是在进化过程中形成的，当时今天植物细胞的祖先吸收了一种光合蓝藻。随着时间的推移，这种细菌越来越依赖于它的"宿主细胞"，但仍保留了一些重要的功能，如光合作用和细菌基因组的一部分。因此，叶绿体仍然拥有自己的DNA，其中包含"光合作用机器"关键蛋白质的蓝图。从 PEP 到能源马克斯-普朗克多学科科学研究所（MPI）研究组组长、哥廷根大学医学中心教授、哥廷根"多尺度生物成像"（MBExC）英才集群成员豪克-希伦（Hauke Hillen）教授博士解释说："一种独特的分子复制机器，即名为 PEP 的 RNA 聚合酶，从叶绿体的遗传物质中读取遗传指令。希伦强调说，它对于激活光合作用所需的基因至关重要。没有正常运作的 PEP，植物就不能进行光合作用，就会变成白色而不是绿色。"不仅复制过程复杂，复制机器本身也很复杂：它由一个多亚基核心复合体（其蛋白质部分在叶绿体基因组中编码）和至少 12 个相关蛋白质（称为 PAPs）组成。植物细胞的核基因组为这些蛋白提供了蓝图。汉诺威莱布尼茨大学植物学研究所教授 Thomas Pfannschmidt 博士说："到目前为止，我们已经能够从结构和生物化学角度描述叶绿体复制机的一些单独部分，但我们还缺乏对其整体结构和单个 PAPs 功能的精确了解。"3D 详细快照通过密切合作，豪克-希伦（Hauke Hillen）和托马斯-普范施密特（Thomas Pfannschmidt）领导的研究人员现在首次成功地以 3.5 埃（比毫米小 3500 万倍）的分辨率对 19 个亚基的 PEP 复合物进行了三维可视化。"我们从植物研究的典型模式植物白芥子中分离出了完整的 PEP，"Pfannschmidt 团队的成员、现发表在《分子细胞》（Molecular Cell）杂志上的这项研究的第一作者之一弗雷德里克-阿伦斯（Frederik Ahrens）介绍说。随后，科学家们利用冷冻电子显微镜创建了由 19 个部分组成的 PEP 复合物的详细三维模型。为此，研究人员对样本进行了超高速速冻。然后，研究人员从多个角度对复制机进行了数千次拍摄，直至原子级别，并通过复杂的计算机计算将它们组合成一个整体图像。"结构快照显示，PEP 核心与其他 RNA 聚合酶（如细菌或高等细胞的细胞核）中的核心相似。然而，它包含叶绿体特有的特征，这些特征介导了与 PAPs 的相互作用。后者只有在植物中才能发现，而且它们的结构非常独特，"国际植物研究所博士生、MBExC 赫莎-斯波纳学院成员、该研究的第一作者 Paula Favoretti Vital do Prado 解释说。科学家们已经假定，PAPs 在读取光合作用基因的过程中发挥着各自的功能。"我们可以看到，这些蛋白质以一种特殊的方式排列在 RNA 聚合酶核心周围。根据它们的结构，PAPs很可能以各种方式与核心复合体相互作用，并参与基因读取过程，"Hillen补充说。了解光合作用的演变研究小组还利用数据库寻找进化线索。他们希望找出在其他植物中观察到的复制机结构是否相似。Pfannschmidt 说："我们的研究结果表明，PEP 复合物的结构在所有陆生植物中都是相同的。关于叶绿体 DNA 复制过程的新发现有助于我们更好地了解光合作用机器生物发生的基本机制。这些发现对未来的生物技术应用也很有价值。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

蓝藻非法攫取大量自然界资源。他成为微生物藻类后，串通太阳系中心工作的阿波罗，利用能力，以“光反应”、“暗反应”等手法，巧取豪夺了

蓝藻非法攫取大量自然界资源。他成为微生物藻类后，串通太阳系中心工作的阿波罗，利用能力，以“光反应”、“暗反应”等手法，巧取豪夺了二氧化碳、一氧化二氢、天然太阳能、镁离子、钾离子等大量自然资源。 蓝藻的产氧性光合作用伸到哪里，哪里的大氧化事件就泛滥成灾 古细菌算什么老生物，还有我呢！你大肠杆菌要翻生物进化的案，全原核生物界答应么？古细菌、大肠杆菌都是老生物，为什么要站在厌氧主义立场上说话呢！ 我提议：这件事原核生物界要开会讨论，一次不行就开两次，一亿年不行就开两亿年，原核生物界解决不了，就发动全体生物解决！

科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能 有望催生更好的碳捕捉作物

科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能 有望催生更好的碳捕捉作物 5月10日发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的这项研究展示了一种名为羧基体碳酸酐酶（CsoSCA）的酶以前未知的功能，这种酶存在于蓝藻（又称蓝绿藻）中，能最大限度地提高微生物从大气中提取二氧化碳的能力。蓝藻因其在湖泊和河流中的有毒繁殖而广为人知。但这些蓝绿色的细菌分布广泛，也生活在世界的海洋中。虽然它们会对环境造成危害，但研究人员将它们形容为"微小的碳超级英雄"。通过光合作用，它们每年在捕捉全球约 12% 的二氧化碳方面发挥着重要作用。蓝细菌是一组光合细菌，通常被称为"蓝藻"，尽管它们是原核生物而不是真正的藻类。从海洋、淡水到裸岩，这些生物广泛存在于各种水生和陆地环境中。蓝藻以其进行含氧光合作用的能力而闻名，这意味着它们会产生氧气作为副产品，与植物类似。这一过程对地球上的生命至关重要，因为它为大气中氧气的产生做出了重要贡献。第一作者、澳大利亚国立大学博士研究员萨沙-普尔斯福德（Sacha Pulsford）介绍了这些微生物捕获碳的惊人效率。Pulsford女士说："与植物不同，蓝藻有一个称为二氧化碳浓缩机制（CCM）的系统，它能固定大气中的碳并将其转化为糖，其速度明显快于标准植物和农作物物种。"CCM 的核心是被称为羧基体的大型蛋白质区。这些结构负责封存二氧化碳，容纳 CsoSCA 和另一种叫做 Rubisco 的酶。CsoSCA 和 Rubisco 两种酶协同工作，显示出 CCM 的高效特性。CsoSCA 的作用是在羧基体内产生局部高浓度的二氧化碳，然后 Rubisco 可以吞噬这些二氧化碳，并将其转化为糖分供细胞食用。论文的主要作者、英国国立大学的本-朗博士说："到目前为止，科学家们还不清楚CsoSCA酶是如何受控的。我们的研究重点是揭开这个谜团，尤其是在遍布全球的一个主要蓝藻群中。我们的发现完全出乎意料。CsoSCA酶随着另一种名为RuBP的分子的旋律起舞，RuBP像开关一样激活了它。把光合作用想象成做三明治。空气中的二氧化碳是馅料，但光合作用细胞需要提供面包。这就是 RuBP。""就像做三明治需要面包一样，二氧化碳转化为糖的速度取决于 RuBP 的供应速度。CsoSCA酶向Rubisco提供二氧化碳的速度取决于RuBP的含量。当RuBP足够多时，酶就会开启。但是，如果细胞中的 RuBP 用完了，酶就会关闭，从而使系统高度调整和高效。令人惊讶的是，CsoSCA酶一直蕴藏在大自然的蓝图中，等待着被发现"。科学家们说，工程作物在捕获和利用二氧化碳方面的效率更高，这将大大提高作物产量，同时减少对氮肥和灌溉系统的需求，从而极大地促进农业发展，它还可以确保世界粮食系统更能适应气候变化。Pulsford 女士说："了解 CCM 的工作原理不仅能丰富我们对地球生物地球化学基本自然过程的认识，还能指导我们为世界面临的一些最大的环境挑战制定可持续的解决方案。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现光合作用的原子级秘密

科学家发现光合作用的原子级秘密 了解光合蛋白质的生产论文的共同作者、研究小组组长迈克尔-韦伯斯特（Michael Webster）博士说："叶绿体基因的转录是制造光合蛋白的基本步骤，光合蛋白为植物提供生长所需的能量。我们希望通过更好地了解这一过程在详细的分子水平上能够帮助研究人员开发出光合作用更强的植物。这项工作最重要的成果是创建了一个有用的资源。研究人员可以下载我们的叶绿体聚合酶原子模型，并利用它提出自己关于叶绿体聚合酶如何发挥作用的假设，以及检验这些假设的实验策略。"光合作用是在叶绿体内进行的，叶绿体是植物细胞内的一个小区块，它含有自己的基因组，反映了叶绿体在被植物吞噬和合并之前曾是自由生活的光合细菌。看到植物叶绿体中转录光合基因的聚合酶分子。用电子显微镜收集到的单个分子图像经过分类和排列，揭示了蛋白质复合体结构架构的细节。资料来源：迈克尔-韦伯斯特和伊斯卡-普拉马尼克约翰-英纳斯中心的韦伯斯特小组研究植物如何制造光合蛋白，光合蛋白是实现这一优雅化学反应的分子机器，它将大气中的二氧化碳和水转化为单糖，并产生氧气作为副产品。蛋白质生产的第一阶段是转录，通过读取基因产生"信使RNA"。转录过程由一种名为 RNA 聚合酶的酶完成。叶绿体 RNA 聚合酶的复杂性50 年前，人们发现叶绿体中含有自己独特的 RNA 聚合酶。从那时起，科学家们就对这种酶的复杂程度感到惊讶。它比它的祖先细菌 RNA 聚合酶有更多的亚基，甚至比人类的 RNA 聚合酶还要大。韦伯斯特小组希望了解为什么叶绿体具有如此复杂的 RNA 聚合酶。为此，他们需要对叶绿体 RNA 聚合酶的结构构造进行可视化。研究小组使用一种称为低温电子显微镜（cryo-EM）的方法，对从白芥子植物中纯化的叶绿体RNA聚合酶样本进行成像。原子级分析的启示通过处理这些图像，他们建立了一个包含分子复合体中 5 万多个原子位置的模型。RNA 聚合酶复合体由 21 个亚基组成，分别在核基因组和叶绿体基因组中编码。研究人员对这一结构进行了仔细分析，从而开始解释这些元件的功能。这个模型让他们确定了一种蛋白质，它能在DNA转录过程中与DNA相互作用，并引导DNA进入酶的活性位点。另一种成分可以与正在产生的 mRNA 相互作用，从而在 mRNA 转化为蛋白质之前保护它不被蛋白质降解。韦伯斯特博士说："我们知道叶绿体 RNA 聚合酶的每一个组成部分都起着至关重要的作用，因为缺少其中任何一个组成部分的植物都不能制造光合蛋白质，因此也就不能变绿。我们正在仔细研究原子模型，以确定装配的 21 个组件中每个组件的作用。"第一作者Ángel Vergara-Cruces博士说："现在我们有了一个结构模型，下一步就是确认叶绿体转录蛋白的作用。通过揭示叶绿体转录的机制，我们的研究有助于深入了解叶绿体在植物生长、适应和应对环境条件中的作用。"共同第一作者伊斯卡-普拉马尼克（Ishika Pramanick）博士说："从极具挑战性的蛋白质纯化开始，到为这一巨大复杂的蛋白质拍摄令人惊叹的低温电子显微镜图像，再到最终看到我们的工作成果的印刷版本，在这一非凡的工作历程中有许多令人惊喜的时刻。"韦伯斯特博士总结道："高温、干旱和盐度限制了植物进行光合作用的能力。面对环境压力仍能可靠地生产光合蛋白的植物可能会以不同的方式控制叶绿体转录。我们期待看到我们的研究成果被用于开发更强健作物的重要工作中。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

外星生命的颜色：紫色会是新的绿色吗？

外星生命的颜色：紫色会是新的绿色吗？ 在探索地球以外生命的过程中，通常与陆地生命联系在一起的传统绿色可能不是最可靠的标志。一颗环绕另一颗恒星运行的类地行星可能看起来非常不同，它可能被细菌覆盖，这些细菌利用看不见的红外辐射进行光合作用。康奈尔大学的科学家们在新的研究中报告说，地球上许多这样的细菌都含有紫色色素，在它们占主导地位的紫色世界上会产生一种独特的"光指纹"，可以被下一代地面和太空望远镜探测到。卡尔-萨根研究所（CSI）博士后、《紫色是新的绿色》一书的第一作者利吉娅-丰塞卡-科埃略（Lígia Fonseca Coelho）说："紫色细菌可以在多种条件下茁壮成长，使其成为可能主宰各种世界的生命的主要竞争者之一。""我们需要建立一个生命迹象数据库，以确保我们的望远镜不会错过生命，如果它碰巧看起来与我们每天在周围遇到的不完全一样的话，"共同作者、CSI 主任兼天文学副教授 Lisa Kaltenegger 补充说。卡尔-萨根研究所（CSI）博士后助理 Lígia Fonseca Coelho。资料来源：Ryan Young/康奈尔大学多学科科学家团队以地球上的生命为指导，正在对系外行星反射光中各种生物和矿物的颜色和化学特征进行编目。被统称为紫色细菌的细菌实际上有多种颜色，包括黄色、橙色、棕色和红色，这是因为它们的色素与使西红柿变红和使胡萝卜变橙的色素有关。它们利用较简单的光合作用系统，利用叶绿素吸收红外线而不制造氧气，在低能量的红光或红外线下茁壮成长。研究人员说，在植物型光合作用出现之前，它们很可能已经在早期地球上普遍存在，而且可能特别适合环绕较冷红矮星（银河系中最常见的类型）的行星。以地球上的生命为指导，科学家们正在对系外行星反射光中各种生物和矿物的颜色和化学特征进行编目。资料来源：Ryan Young/康奈尔大学科埃略说："它们已经在这里的某些壁龛中茁壮成长。试想一下，如果它们不与绿色植物、藻类和细菌竞争：太阳可以为它们的光合作用提供最有利的条件。"在测量了紫色细菌的生物色素和光指纹后，研究人员创建了具有不同条件和云层的类地行星模型，在一系列模拟环境中，潮湿和干燥的紫色细菌都产生了颜色强烈的生物特征。科埃略说："如果紫色细菌在冰冻地球、海洋世界、雪球地球或围绕较冷恒星运行的现代地球表面上繁衍生息，我们现在有了寻找它们的工具。"在另一个太阳系中探测到一个"浅紫色小点"将引发对该行星的深入观测，以试图排除其他颜色来源，例如CSI也在编目中的多彩矿物。Kaltenegger是即将出版的《外星地球》一书的作者：卡尔特内格尔是即将出版的《外星地球：宇宙中行星狩猎的新科学》一书的作者，他说，用目前的技术探测生命是如此困难，如果在一个地方甚至发现了单细胞生物，这将表明生命一定在宇宙中广泛存在。这将彻底改变我们对这个古老问题的思考：宇宙中只有我们吗？卡尔特内格说："我们刚刚睁开眼睛，看到我们周围这些迷人的世界。紫色细菌可以在如此多样的条件下生存和繁衍，因此很容易想象，在许多不同的世界里，紫色可能就是新的绿色。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：