Nature：细菌中的“古怪”能量机制

　　

生物通报道：俄勒冈州立大学的研究人员已经在实验室成功培养了一种携带编码另外一种光化学形式基因的微生物。这一进展最终可能有助于海洋系统的研究。

这种叫做SAR11的微生物是已知最小的自由生活的细胞，并且可能是海洋中数量最大的生物。通过首次在实验室中研究SAR11的“proteorhodopsin”，研究人员更好地了解了它是如何被活化、它在SAR11的生命和存活中扮演的角色以及它如何影响海洋生态等问题。研究获得的发现公布在11月3日的Nature杂志上。

令人奇怪的是，SAR11细菌能够在有光或无光的情况下持续正常生长——这意味着这种细胞在正常情况下不需要这种能量制造机制。研究人员推测这种光化学替换形式可能充当一种后备系统在它们在开阔海域中面临饥饿时为细胞供能：这种类型的光化学系统不需要使用叶绿素，但是proteorhodopsin基因似乎在SAR11的生命过程和存活中扮演微妙的作用。

尽管SAR11很微小，但是它巨大的数量使它在地球碳循环中成为一个重要的有机碳消费者。它的主要能量产生系统是有机碳的呼吸系统，并在这个过程中产生二氧化碳和水。

地球大气层中的氧气主要是由光合作用产生和维持，这个过程需要叶绿素才能将光转化成生物能。在海洋中，SAR11是这个过程的一部分。这种碳循环最终影响地球上所有植物和动物。

现在，研究人员已经清楚地知道SAR11具有自己独特的利用光能的机制：它不需要叶绿素而是需要与动物和人类眼睛用于检测光的相同蛋白——视网膜蛋白来充当一种“质子泵”，从而活化细胞膜。直到2000年，人们才发现Proteorhodopsin。而且，之前并没有在生活的有机物中发现这种基因。到目前为止，人们还不完全清楚这种能量产生机制如何使细胞获益。

新的研究通过对SAR11进行调查，表明在正常的条件下，这种替代形式的能量制造并不需要。这种系统可能是用于应对紧急情况，但它仍然对海洋生物非常重要，因此需要人们进行更多的研究。（生物通记者杨遥）