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2018年

细胞也需要单独空间:被挤压得太紧会停止光合

图片滥觞:Kristin A. Moore and Jeffrey C. Cameron

内向者振作起来,细胞像人一样,被压得太紧时,就会进入防御模式,以致关闭光相助用。

在3月23日颁发的一项钻研中,科罗拉多大年夜学博尔德分校的一个钻研小组使用一种新的显微镜技巧来跟踪单个细菌在繁杂菌落中发展和决裂时的生活。

钻研职员在这个历程中发清楚明了一些意想不到的器械:每当这些单细胞生物(一种蓝藻)变得太脏时,它们就会开始关闭将阳光转化为糖的关键机制。

这项新钻研的合著者、生归天学系的助理教授杰弗里·卡梅隆(Jeffrey Cameron)说,换句话说,这些微小的生物大年夜幅放缓了它们的发展。

“假如一个细胞介于岩石和坚硬的地方之间,在它的内部,统统都在说,‘是的,我有营养。我想生长。’”同样来自科罗拉多大年夜学博尔德分校可再生和可持续能源钻研所(RASEI)的卡梅伦说,“但也必须有一个反馈说,‘我必要关闭光相助用,这样我就不会扩大和断裂。’”

这些发明颁发在《自然微生物学》杂志上,为我们懂得保持地球上大年夜多半生命的这一历程供给了一扇新的窗口,分外是当生物的光相助用碰到艰苦时,它们是若何调节的。卡梅隆盼望他的团队的钻研结果也能赞助科学家开拓定制的微生物,有一天这些微生物可以把光转化成电,以致建造有生命的修建物。

细菌煎饼

正如卡梅伦所解释的,这统统险些是偶尔开始的。

几年前,他提议了这项钻研,心中有一个看似简单的目标:他和同事们想要追踪一个细菌群落中单个细胞在全部生命周期中的行径。

这可不轻易,对付简单的生物,蓝藻可以形成相称繁杂的布局。

“群落外部的细胞裸露在大年夜量的毫光下,而内部的细胞受到的毫光很弱。” 卡梅伦说,“跟着光阴的推移,细胞徐徐发展和积累,它们会给自己遮荫。”

为了能够看到发展中的每一个细胞,卡梅隆发现了一种培养蓝藻细菌的措施,使它们像薄煎饼一样放开。当他开始在显微镜下察看这些二维的发展时,留意到一个稀罕的征象:菌落发展得越多,里面的细菌开始挤在一路的越多,在某种特定的光下,它们开始发出更多的光,或者“荧光”。

他解释说,这些微生物把热量披发到它们的情况中,就像一小我在拥挤的城市公交车上流汗一样。

“我放弃了统统,花了接下来的四年光阴搞清楚到底发生了什么。”卡梅隆说。

卡梅隆和同事们发明,问题的关键在于,一个群体中的细胞并不都是同样的发光。例如,一个菌落内部的蓝藻比边缘的蓝藻发出更多的荧光。它们的发展速率也慢得多,决裂成两半的速率大年夜约是它们的表兄妹的一半。

换句话说,当细胞被挤压时,它们会发光。

“当细胞受到限定,无法扩展时,它们就会发出很强的荧光。”卡梅隆说。

小天线

那么为什么这些内部细胞会大年夜量“出汗”呢?

要回答这个问题,你必须先懂得植物体。这种微小的、以蛋白质为根基的布局是细胞的天线。许多这样的植酸酶体位于蓝藻菌体内,它们在那里网络阳光,然后将其运送到反映场所,在那里能量可以转化为葡萄糖或糖。

或者这便是平日发生的环境。卡梅隆和同事们发明,当他们的蓝藻细菌变得太拥挤时,它们开始脱落藻脂质体。

“假如蓝藻细菌获得的光比它们进行光相助用所需的更多,这些触须就会脱落。”卡梅隆说。

微生物不能使用所有的能量,所以为了避免被吞噬,它们关闭了光相助用。

他说,该小组的钻研结果注解,单细胞生物是多么具有生气愿望:它们拥有许多对象,可以在一个充溢生气愿望的社会情况中维持康健。

懂得到社会情况也有一天可以赞助科学家将光相助用利用到事情中——使用阳光来设计更可持续的修建或制造其他基于生物的对象。

卡梅隆说:“我们或许能够开拓出使用光进行谋略或事情的小型机械。”

这是一种全新的要领来思虑若何捕捉毫光。

原文滥觞:https://phys.org/news/2020-03-bacteria-space-squished-cells-photosynthesis.html

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