一系列可能性深入了解远红光光合作用的演变

由耶鲁大学的 Christopher Gisriel 博士和伦敦玛丽女王大学的 Tanai Cardona 博士领导的一项合作研究发表在《植物科学前沿》上，提供了关于一种独特的光合作用的起源和进化的新见解，这种光合作用使一些细菌、特别是蓝细菌，可以利用远红光。

远红光的波长在 700 至 800 纳米 (nm) 之间，人眼几乎看不见，它超出了通常用于光合作用的范围，因为它包含的能量低于蓝色和之间的标准可见光范围(400 至 700 nm) )。该研究对蓝藻利用远红光能力的见解至关重要，因为它们可以提供概念框架来设计增强型植物，使其具有扩大的光吸收能力，以应用于生物技术和农业。

这项研究的发现不仅揭示了远红光合作用的进化历程，而且对我们理解宇宙生命具有深远的意义。M矮星是宇宙中最常见的恒星类型，发出的远红光远多于可见光，使它们成为远红光合作用的潜在避风港。如果生命能够在围绕这些恒星运行的行星上繁衍生息，它可能会扩大我们寻找外星生命的范围。

研究人员的分析表明，使用远红光的能力经历了两个不同的阶段。早期阶段涉及蓝藻创新一种新色素叶绿素 f，使光系统首次能够收获远红光。此外，他们还开发了一种改进的光系统，可以使用这种颜料仅使用较低能量的红光来为氧释放反应提供动力。这个阶段可能发生在蓝藻的祖先形式中，并且可能早在 30 亿年前就开始了​​。

大约 20 亿年前发生的后期阶段，通过在关键位置进化出第二个包含叶绿素 f 的改良光系统，进一步优化了收获远红光的能力。这一阶段恰逢蓝藻细菌多样化为当今存在的谱系​​。

值得注意的是，该研究还发现证据表明蓝藻可以通过水平基因转移获得远红光光合作用。这一发现表明，这种复杂的特征可以被有效地引入到以前不适合使用远红光的光合生物中。

该研究强调了光合作用系统的复杂性和适应性，并为理解生物体如何进化以在不同的环境条件下有效利用能量开辟了新的视野。该研究还为未来探索优化生物技术和农业中的光利用奠定了基础，这可能会导致藻类菌株或在不太理想的光照条件下改善作物。

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