来自加拿大湖泊的令人惊讶的细菌为古老的光合作用带来了新的曙光

有时实验没有按计划进行。这就是科学。但是，一个“失败”的实验或意想不到的结果可能是你从未预料到的发现的途径。滑铁卢大学博士生Jackson Tsuji有一个生长不良的细菌样本，他还没有准备好放弃，这最终导致了一个千载难逢的发现，可能会改变科学家对光合作用及其起源的看法

2015年，Tsuji加入了教授兼大学研究主席Josh Neufeld的实验室，在加拿大北部的湖泊中寻找不寻常的光合细菌。基于地球与环境科学教授Sherry Schiff的假设，即这些湖泊可能含有与早期地球上类似的细菌，Neufeld、Tsuji和合作学生Nicolette Shaw开始研究安大略省凯诺拉附近IISD实验湖区的227湖。

不幸的是，该团队在前两年的湖泊采样和培养中结果喜忧参半。即使在玻璃瓶中的数百个湖水孵化器暴露在光线下之后，他们也没能培育出他们想要的细菌

研究小组回到绘图板上，但Tsuji保留了227湖的一个实验瓶，因为尽管样品没有像研究小组预期的那样表现，但发生了一些他很好奇的事情

“在三个月的时候，我们看到瓶子里的铁开始氧化的迹象，尽管我们的主要目标细菌不在瓶子里，这很有趣，”Tsuji说。“我们尽最大努力将培养物作为一个附带项目，在将近一年的时间里，我们将一些培养物样本放在培养箱的后面，另一些放在冰箱里作为备份。”

团队基于DNA的测试表明，瓶子里生长着一种极不寻常的细菌，与之前实验室中生长的任何细菌都只有亲缘关系。正因为如此，Tsuji在2018年前往日本的光合微生物联合实验室进行研究时，从这种培养物中提取了样本

光合微生物联合实验室的研究人员有在Tsuji的瓶子里培育这种奇怪细菌的已知最接近光合亲缘关系的经验，两个月后，Tsuji和研究团队说服瓶子里的细菌生长良好。他们还研究了它的基因组，发现了一些他们没有预料到的惊人之处

Tsuji说：“我们原本希望看到的某些核心光合作用基因并不存在，但在它们不存在的情况下，光合反应中心蛋白有了一个全新的分支。”。“我记得实验室的名誉教授岛田敬三祝贺我发现了我们现在认为的光合生命的一个新分支，也是解决地球上光合作用如何发展的难题的关键部分。这太超现实了。”

旅行结束后，Tsuji返回滑铁卢完成了博士学位，并深入研究了这一发现的意义

“这一突破挑战了当前关于光合作用是如何产生的科学知识，并解释了一些我们以前无法解释的‘为什么’。然而，它也产生了更多的问题而不是答案，我很高兴能研究更多，”Tsuji说

当Tsuji完成博士学位时，Neufeld给了他样本，让他继续在日本北海道大学担任博士后研究员

“这是杰克逊的项目，我希望他在下一步行动中发挥领导作用，”Neufeld说。“他的坚持带来了一个意想不到的发现，可能会改变人们对光合作用生命起源的看法，包括植物和藻类。这是光合作用研究的一个激动人心的时刻，现在我们的论文发表了，我很高兴看到杰克逊实验室的这一新研究主题接下来会发生什么。”

Tsuji在北海道大学的博士后工作，与Manabu Fukui教授和助理教授渡边智宏（Tomohiro Watanabe）合作，使团队能够收集验证和公布其初步发现所需的关键数据；其高潮是发表在《自然》杂志上的题为“绿屈肌的缺氧光养生物使用I型反应中心”的论文

现在，作为日本海洋地球科学技术厅的一名年轻研究员，Tsuji继续他的研究，以回答这种细菌提出的所有问题，以及它对科学家如何看待光合作用历史意味着什么。他目前正在探索这种细菌如何在环境中获取光和转化营养，以重新了解早期地球上的光合生命可能是什么样子

Tsuji说：“我们对这种细菌及其光合机制的代谢的初步发现使我们很自然地推测，这种细菌就像一块‘活化石’，一种拥有古代生命特征的生物。”。“在未来的几年里，我们希望更多地了解这种细菌的惊人特征，以获得对光合作用如何以今天的方式工作的新见解，以及这一过程如何在其整个历史上改变地球。”