光合酵母：世界首个光能酵母的诞生
酵母是一种有机体，通常在黑暗中进行发酵，而暴露在阳光下可能会阻碍或破坏这一过程。然而，佐治亚理工学院生物科学学院的研究人员最近开展的一项研究表明，他们成功设计出世界上第一批可以利用光能的酵母菌株，这些酵母菌株在光照下生长得更好。
研究人员发现，将酵母转化为光养生物非常简单，只需移动一个基因，酵母在光照下的生长速度就比在黑暗中快2%。这一重要的进化特性的简单获取对于我们理解这一特性的起源以及如何利用它来研究生物燃料生产、进化和细胞衰老等问题具有重要意义。
这项研究的灵感来自于该研究小组过去对多细胞生命进化的研究。他们在去年发表的一篇论文中揭示了他们的单细胞模式生物“雪花酵母”如何在3000代的迭代时间内进化出多细胞。然而，在这些进化实验中，能量成为多细胞进化的一个主要限制因素。
为了解决多细胞进化中的能量限制问题，研究人员探索了利用光能为生物体提供能量的方法。他们发现，一种更简单的利用光能的方法是利用视紫红质蛋白。视紫红质蛋白是一种可以将光能转化为能量的蛋白质，而不需要额外的细胞机制。
视紫红质蛋白在生命之树上广泛存在，这表明有机体在进化过程中通过水平基因转移相互获取了这种蛋白质的基因。水平基因转移是指不相关的有机体之间共享基因信息的过程。水平基因转移可以在短时间内导致显著的进化飞跃，就像细菌迅速对某些抗生素产生抗药性一样。视紫红质蛋白的水平基因转移在进化中非常常见。
为了验证是否可以将太阳能驱动的视紫红质蛋白引入单细胞生物体中，研究人员将从寄生真菌合成的视紫红质基因添加到普通的面包酵母中。这种特殊的基因可以插入细胞的液泡中。配备了视紫红质液泡的酵母在光照下的生长速度增加了约2%，这对于进化来说是一个巨大的优势。
此外，由于液泡功能可能与细胞衰老有关，研究人员还开始与其他研究人员合作，研究视紫红质蛋白如何减少酵母中的衰老效应。
