世界首批光動力酵母菌株閃亮登場

酵母是一種有機體，在黑暗中發酵，暴露在陽光下可能會阻礙甚至破壞這一過程。但最新發表在《當代生物學》上的一項研究中，美國佐治亞理工學院生物科學學院研究人員設計出了世界上第一批光動力酵母菌株，它們可能會更喜歡光照。

研究人員表示，將酵母轉化為光養生物非常簡單。只要移動一個基因，它們在光中的生長速度就比在黑暗中快2%。

輕易獲得這種重要的進化特性對于人們理解其起源，以及如何利用它來研究生物燃料生產、進化和細胞衰老等問題意義重大。

團隊去年在《自然》雜志發表論文，揭示了他們的單細胞模式生物（雪花酵母）如何在3000 代的迭代時間里進化出多細胞。在這些實驗中，能量作為多細胞進化的一個主要限制因素出現了。

讓生物體在不使用氧氣的情況下增加能量的一種方法是利用光。而生物體利用光的一種更簡單的方法是利用視紫紅質蛋白。這是一種可將光轉化為能量的蛋白質，不需要額外的細胞機制。

研究人員表示，視紫紅質蛋白在生命之樹上隨處可見，這顯然是有機體在進化過程中相互獲取基因而獲得的。這種類型的基因交換被稱為水平基因轉移。水平基因轉移可在短時間內導致看似巨大的進化飛躍，就像細菌迅速對某些抗生素產生抗藥性一樣。這可能發生在所有類型的遺傳信息中，尤其是視紫紅質蛋白。

為了檢驗是否能為單細胞生物體配備太陽能驅動的視紫紅質蛋白，研究人員在普通面包酵母中添加了從寄生真菌合成的視紫紅質基因。這種特殊的基因可插入細胞的液泡中。配備了視紫紅質液泡的酵母，在光照時生長速度加快了大約2%。從進化的角度來看，這是一個巨大的優勢。

由于液泡功能與細胞衰老有關，團隊還發起了合作項目，以研究視紫紅質蛋白如何能減少酵母中的衰老效應。