酵母是一種有機體，在黑暗中發(fā)酵，暴露在陽光下可能會阻礙甚至破壞這一過程。但最新發(fā)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(shè)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(zhuǎn)化為光養(yǎng)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(chǎn)、進化和細胞衰老等問題意義重大。

團隊去年在《自然》雜志發(fā)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(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)，不需要額外的細胞機制。

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(zhuǎn)移。水平基因轉(zhuǎn)移可在短時間內(nèi)導致看似巨大的進化飛躍，就像細菌迅速對某些抗生素產(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。

為了檢驗是否能為單細胞生物體配備太陽能驅(qū)動的視紫紅質(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胞的液泡中。配備了視紫紅質(zhì)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(yōu)勢。

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