Light-to-electricity nanodevice reveals how Earth's oldest surviving cyanobacteria worked

团队，包括来自伦敦玛丽女王大学的塔奈·卡多纳博士，专注于光系统I（PSI），这是一种将光转化为电能的分子复合物，从Anthocerotibacter panamensis中纯化而来——这是一种最近发现的物种，代表了一个大约30亿年前从所有其他蓝细菌分化出来的谱系。值得注意的是，这个活化石几乎没有近亲，其最近的已知进化“姐妹”物种大约在14亿年前分道扬镳。

“我们无法回到30亿年前观察地球上的蓝细菌，”国立台湾大学的何明阳博士说，他是该研究的主要作者。“这就是为什么早期分化的A. panamensis如此关键；它让我们窥见过去发生了什么。”

大多数蓝细菌，加上所有藻类和植物，将它们的合光机器封装在称为类囊体的堆叠膜片中：想象一下几层太阳能板。A. panamensis缺乏类囊体，将其整个合光工具箱限制在单层膜中。这种限制限制了光合作用，因此这些无类囊体的蓝细菌生长缓慢，在实验室中只耐受昏暗光线。

“有了这个PSI结构在手中，”威斯康星大学麦迪逊分校的合著者克里斯托弗·吉斯里尔博士补充道，“我们可以将其与其他结构比较，看看哪些特征是古老的，哪些是最近的进化创新。”

团队发现，尽管蛋白质序列像任何细菌一样漂移，但PSI的结构几乎未变：三个PSI单元以三叶草排列方式结合，共同携带超过300个吸光色素，如叶绿素和类胡萝卜素。

塔奈·卡多纳博士总结道，“即使在30亿年前，光合作用似乎已达到一个显著的复杂程度。要找到产氧光合作用的真正起源，我们将不得不追溯更远的过去——在蓝细菌本身进化之前。”

该研究由国家科学及技术委员会（台湾）、NIH、美国能源部和UKRI资助。