蓝藻的进化关系。基于 strunecký 等人，2023 年提出的示意图树，突出显示了作者提出的一些关键顺序。如前所述，basal（灰色阴影）表示早期多样化事件，micro（淡蓝色阴影）和macro（淡粉红色阴影）分别表示微蓝藻和大蓝藻（sánchez-baracaldo，2015;boden 等人，2021 年）。彩色圆圈表示存在能够在相应顺序内产生 chl f、d 或 b 的菌株。绿色圆圈标记所有蓝藻的最新共同祖先 （mrca），橙色圆圈标记所有遗传了完整 farlip 基因簇的生物体的 mrca，假设该基因簇自形成以来一直垂直遗传。**植物科学前沿（2023 年）。doi： 10.3389/fpls.2023.1289199
由耶鲁大学的christopher gisriel博士和伦敦玛丽女王大学的tanai cardona博士领导的一项合作研究发表在《植物科学前沿》上，为一种独特类型的光合作用的起源和进化提供了新的见解，这种光合作用使一些细菌，特别是蓝藻，能够利用远红光。
远红光落在 700 到 800 纳米 （nm） 之间，人眼几乎看不见，超出了通常用于光合作用的范围，因为它包含的能量低于蓝色和红色之间的标准可见光范围（400 到 700 nm）。该研究对蓝藻使用远红光的能力的见解很重要，因为它们可以提供概念框架，以设计具有扩展光吸收能力的增强植物，用于生物技术和农业应用。
该研究的结果不仅揭示了远红光合作用的进化历程，而且对我们理解宇宙中的生命具有深远的意义。m矮星是宇宙中最常见的恒星类型，它发出的远红光比可见光多得多，使它们成为远红光合作用的潜在避风港。如果生命能够在围绕这些恒星运行的行星上茁壮成长，它可能会扩大我们寻找外星生命的边界。
研究人员的分析表明，使用远红光的能力在两个不同的阶段进化。蓝藻创新了一种新的色素叶绿素f，使光系统能够首次收集远红光的早期阶段。此外，他们还开发了一种改进的光系统，该系统可以使用这种颜料仅使用较低能量的红光为氧释放反应提供动力。这个阶段可能发生在祖先的蓝藻形式中，可能早在30亿年前就开始了。
大约20亿年前的晚期阶段通过进化出在关键位置结合叶绿素f的第二个改良光系统，进一步优化了收集远红光的能力。这一阶段恰逢蓝藻多样化为今天存在的谱系。
值得注意的是，该研究还发现有证据表明，蓝藻可以通过水平基因转移获得远红光光合作用。这一发现表明，这种复杂的性状可以有效地引入到以前不适应使用远红光的光合生物体中。
该研究强调了光合作用系统的复杂性和适应性，并为理解生物体如何在不同的环境条件下有效利用能量开辟了新的视野。该研究还为未来探索优化生物技术和农业中的光利用奠定了基础，这可能导致藻类菌株或作物在不太理想的光照条件下改良。
更多信息：christopher j. gisriel 等人，远红光适应光系统的分子多样性和进化 i，植物科学前沿（2023 年）。doi： 10.3389/fpls.2023.1289199
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