可行光合作用的海天牛,有望成為發展人工光合作用的關鍵

綠葉海天牛。(圖:thetripatorium)

綠葉海天牛( Elysia chlorotica ),能夠透過進食一種黃藻( Vaucheria litorea ),獲得其光合作用的能力。自發現以來,科學界一直試圖了解其共生機制,以用於發展人工光合作用,但一直無任何明確的進展。而日前,一組來自羅格斯大學( Rutgers University )的研究團隊,以 RNA 定序其基因組,揭開了此共生機制的其中一項謎題。

綠葉海天牛

綠葉海天牛棲息於美國麻省( Massachusetts )及佛羅里達州( Florida )等地的潮間帶,這種動物能夠進食黃藻,獲得數百萬個色素體後,便能夠完全依靠此「偷來」的葉綠素,透過光合作用生存數個月以上。就如這論文的作者 Debashish Bhattacharya 所說:「其具有相當特別的能力,能僅依靠光合作用生存上六至八個月」。

而令科學家相當苦惱的其一問題是,綠葉海牛是如何避免消化掉葉綠素,使其能夠存在於體內如此長的時間。

RNA定序

研究團隊以 RNA 定序試圖了解其基因表現對此黃藻的反應。其結果發現,其基因表現不僅能夠保護葉綠素不被消化掉,還能夠改善光合作用的反應。此共生機制,與一種甲藻( dinoflagellates )與珊瑚蟲( corals )類似。

未來發展

雖此研究稍微揭開了其中一樣謎題,但科學家仍不了解其中一樣更重要的機制。一般而言,藻類的葉綠素需要其細胞核的協調才能發揮作用。但綠葉海天牛在進食後,僅會保留葉綠素的部分而消化掉其他包括細胞核的胞器。因此,如 Bhattacharya 所表示的,關於其如何在失去黃藻細胞核的情況下,還能夠進行長達數個月的光合作用,仍是一項重要的問題。

揭開此共生作用的秘密,便有望能夠駕馭光合作用。光合作用以二氧化碳及光為反應物的特性,不僅能夠發展成重要的綠能能源;還能解決二氧化碳濃度的問題,將會在未來能源發展上佔有一席之地。

 

參考資料:

  1. Solar-Powered Sea Slugs Shed Light on Search for Perpetual Green Energy. (2018, May 02). RUTGERSTODAY
  2. Chan, C. X., Vaysberg, P., Price, D. C., Pelletreau, K. N., Rumpho, M. E., & Bhattacharya, D. (2018). Active Host Response to Algal Symbionts in the Sea Slug Elysia chlorotica. Molecular Biology and Evolution. doi:10.1093/molbev/msy061
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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