海洋中，顆石藻作為主要的浮游植物群體，憑借其獨特的光合作用能力，在海水不同深度的多變光環(huán)境中展現(xiàn)出強大的生存優(yōu)勢。這種微小生物不僅能高效捕獲光能，還能通過光合自養(yǎng)實現(xiàn)快速繁殖，然而其光系統(tǒng)復(fù)合物如何實現(xiàn)這一高效過程的微觀機制，長期以來一直是科學界的未解之謎。

近日，國際頂級學術(shù)期刊《Science》以封面文章形式刊登了一項突破性研究，由中國科學院植物研究所的科研團隊主導(dǎo)，首次揭示了顆石藻高效利用光能的分子機制。該團隊聚焦于赫氏艾米里顆石藻，通過純化其光系統(tǒng)I-巖藻黃素葉綠素a/c結(jié)合蛋白（PSI-FCPI）超級復(fù)合物，并解析其三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物的光能轉(zhuǎn)化效率高達95%以上，與高等植物的光合效率不相上下。

研究顯示，顆石藻的光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊優(yōu)化，能夠適應(yīng)海洋中復(fù)雜的光環(huán)境。其超級復(fù)合物通過擴展光能捕獲單元，并優(yōu)化能量傳遞路徑，實現(xiàn)了近乎無損耗的光能轉(zhuǎn)化。這一發(fā)現(xiàn)不僅填補了光合生物適應(yīng)進化研究的空白，也為理解海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)提供了新視角。

參與研究的科學家指出，顆石藻的高效光合作用機制為合成生物學領(lǐng)域開辟了新方向。例如，通過模擬其光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，未來可能設(shè)計出新型光合蛋白，甚至培育出吸收二氧化碳能力更強的生物品種。這一成果不僅有助于深化對光合作用本質(zhì)的認識，也為應(yīng)對全球氣候變化提供了潛在的生物技術(shù)解決方案。