居住在火山温泉中的藻类揭示了光合作用的见解

意大利的Phlegraean油田是火山活动的热点，这是一个不断变化的景观，充满了酸性温泉。这个巨大的火山口是坎帕尼亚火山弧的一部分，其中包括维苏威火山，其喷发在公元79年摧毁了罗马城市庞贝。然而，尽管这种环境恶劣而灼热，一些微生物却茁壮成长

在《植物生理学》上发表的一篇论文中，密歇根州立大学-DOE植物研究实验室和Walker实验室的研究人员与植物生物学系Shachar Hill实验室合作，正在研究Cyanidoschyzon merolae或C.merolae，以及它对自身食物进行光合作用的独特能力。了解C.merolae在这种极端条件下是如何运作的，可以帮助科学家更好地推断或改进光合作用的过程，这对地球上所有生命都至关重要

这项研究的首席研究员Berkley Walker说：“科学只描述了自然界如何以不同的方式应对同样的挑战的一小部分。”这篇论文“在确定我们通常看到的做事方式与必须做的方式不同方面做得很好。“

这项研究着眼于C.merolae中的碳浓缩机制或CCM。许多光合生物使用CCM来提高光合作用的效率。CCM充当输送驱动器，吸收二氧化碳并将其放置在最佳利用的地方。

目前，CCM在植物中已被很好地理解，但仅对少数藻类物种有很好的特征。

植物生物学和分子植物科学系研究生Anne Steensma说：“C.merolae是一种非常简单的生物，因此它没有人们通常与碳浓缩机制的工作原理相关的所有结构和能力。”她是这项研究的共同第一作者。“我们的论文探讨了。。。构建碳浓缩机制所需的基本特征是。“

研究人员与密歇根州立大学统计与概率系的合作者合作，设计了数学模型来模拟C.merolae。在设计和改进这种藻类模型方面付出了很多努力，这样研究人员就可以继续在进一步的研究中使用它。

“这项研究的一个巨大挑战是弄清楚如何理解我们插入模型的许多不同参数是如何相互作用的，”与Steensma一起撰写这篇论文的第一作者Joshua Kaste说。“这使得我们与统计系的Chih Li Sung博士和Junoh Heo的合作变得至关重要。”。“

为了创建这个模型，研究人员输入数据，使模型能够像现实生活中的C.merolae细胞一样发挥作用，或者尽可能接近它。这有点像给演员一个剧本：你知道演员会说的话，但不是他们表演的每一个细节。研究人员最了解的CCM的组成部分是剧本，对计算机进行编码，以尽可能准确地创建机制模型。

拥有这个模型可以让研究人员输入新的条件，看看藻类会如何反应。例如，他们可以删除模型的一部分，看看它是否会破坏CCM的功能。这可以帮助研究人员缩小藻类的哪些部分对CCM至关重要。“这向我们展示了设计碳浓缩机制的‘最小前进道路’，”沃克说，他也是PRL和植物生物学系的副教授从另一个角度来看，也许我们可以改进C.merolae的这个简单的碳浓缩系统，并在它所生活的极端环境中实现更大的增长。p