发现新型光合作用 一些蓝藻在较差可见光条件下改吸收近红外光

由伦敦帝国理工学院领导的研究发现，一些蓝藻在可见光条件较差的情况下会关闭主色素叶绿素 a 系统，改由过去我们以为的“辅助色素”叶绿素 f 来吸收近红外光，这项发现将改变我们对光合作用基本机制的理解。

叶绿素是植物进行光合作用的必要条件，叶绿素吸收光能并将叶绿素离子化，产生的化学能被暂时储存在三磷酸腺苷（ATP）中，最终将二氧化碳和水转化为氧气及碳水化合物。叶绿素 a 和叶绿素 b 的吸收光谱在蓝紫光（430~480nm）、红光区（640~660nm）都有一吸收高峰，代表蓝紫光与红光能使地球植物最快速生长。

目前可在自然界中可以找到的几种叶绿素有包括：叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 c1、叶绿素 c2、叶绿素 d、叶绿素 f 等，其中绿色色素叶绿素 a 为主要进行光反应的色素，故又称主色素，其余色素吸收光能传递给叶绿素 a 进行光反应，故称辅助色素。

我们已知的所有植物、藻类和蓝藻都普遍存在叶绿素 a，在光合作用过程中主要吸收红光能量，因此科学家认为光合作用具有“红光极限（red limit）”，并依此作为天体物理学中判断复杂生命是否可能存在系外行星上的演化条件。

但现在科学家发现，当一些蓝藻成长于充斥近红外光的环境下时，叶绿素 a 系统会休养，改由叶绿素 f 系统接管光合作用，并吸收低能量近红外光来进行复杂化学反应，超越红光极限。也就是说，过去我们以为只是辅助色素的叶绿素 f，实际上在光合作用中也扮演关键角色，能在可见光照不足、但近红外光丰富的条件下取代叶绿素 a，不光是教科书上所写“特殊配对”的叶绿素而已。

叶绿素 f 是在 2010 年时，由澳洲悉尼大学植物分子生物学教授 Min Chen 团队所发现的新型叶绿素，然而此前其在光合作用中的功能定位还不确定，生态分布也不明朗。

虽然过去已知有一种海洋蓝绿菌 Acaryochloris marina 也可以在波长 710nm 处吸收近红外光，但由于只发生在该物种、且栖息于特定环境中，因此科学家判定为特例。

新发现将帮助科学家理解光合作用对能量的需求条件，也能改善搜索外星生命的模型，很多系外行星虽然可见光条件很差，但富含近红外光和远红外光。论文已发布在《科学》期刊。

（首图为一般植物光合作用示意图，来源：pixabay）

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