酵母是一種有機(jī)體，在黑暗中發(fā)酵，暴露在陽光下可能會(huì)阻礙甚至破壞這一過程。但最新發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上的一項(xiàng)研究中，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院生物科學(xué)學(xué)院研究人員設(shè)計(jì)出了世界上第一批光動(dòng)力酵母菌株，它們可能會(huì)更喜歡光照。

研究人員表示，將酵母轉(zhuǎn)化為光養(yǎng)生物非常簡(jiǎn)單。只要移動(dòng)一個(gè)基因，它們?cè)诠庵械纳L(zhǎng)速度就比在黑暗中快2%。

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

團(tuán)隊(duì)去年在《自然》雜志發(fā)表論文，揭示了他們的單細(xì)胞模式生物（雪花酵母）如何在3000 代的迭代時(shí)間里進(jìn)化出多細(xì)胞。在這些實(shí)驗(yàn)中，能量作為多細(xì)胞進(jìn)化的一個(gè)主要限制因素出現(xiàn)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(jiǎn)單的方法是利用視紫紅質(zhì)蛋白。這是一種可將光轉(zhuǎn)化為能量的蛋白質(zhì)，不需要額外的細(xì)胞機(jī)制。

研究人員表示，視紫紅質(zhì)蛋白在生命之樹上隨處可見，這顯然是有機(jī)體在進(jìn)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(zhuǎn)移。水平基因轉(zhuǎn)移可在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致看似巨大的進(jìn)化飛躍，就像細(xì)菌迅速對(duì)某些抗生素產(chǎn)生抗藥性一樣。這可能發(fā)生在所有類型的遺傳信息中，尤其是視紫紅質(zhì)蛋白。

為了檢驗(yàn)是否能為單細(xì)胞生物體配備太陽能驅(qū)動(dòng)的視紫紅質(zhì)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(zhì)基因。這種特殊的基因可插入細(xì)胞的液泡中。配備了視紫紅質(zhì)液泡的酵母，在光照時(shí)生長(zhǎng)速度加快了大約2%。從進(jìn)化的角度來看，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

由于液泡功能與細(xì)胞衰老有關(guān)，團(tuán)隊(duì)還發(fā)起了合作項(xiàng)目，以研究視紫紅質(zhì)蛋白如何能減少酵母中的衰老效應(yīng)。