<p>耶魯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了一種在自然界中發(fā)現(xiàn)的分子&ldquo;裝置&rdquo;，它可以收集特定的陽(yáng)光光譜，將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。</p> <p><br />在耶魯大學(xué)的 Gary Brudvig 和 Christopher Gisriel 以及賓夕法尼亞州立大學(xué)的 Donald Bryant 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究中，研究人員描述了一種在稱為藍(lán)細(xì)菌的光合生物體內(nèi)形成的螺旋形納米管結(jié)構(gòu)。</p> <p><br />這種結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為了解大自然如何在具有挑戰(zhàn)性的條件下收集和儲(chǔ)存光能提供了新的見(jiàn)解&mdash;&mdash;研究人員試圖模仿這種結(jié)構(gòu)來(lái)開(kāi)發(fā)新的太陽(yáng)能技術(shù)和更具彈性的作物。</p> <p><br />該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。其他作者包括耶魯大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、紐約城市大學(xué)和阿姆斯特丹自由大學(xué)的研究人員。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1680246444124/1680246444124.jpg" width="808" height="228" /></p> <p><br />螺旋天線復(fù)合體的三個(gè)不同視圖。右側(cè)面板顯示其尺寸。（C.吉斯里爾）</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)他們的發(fā)現(xiàn)，螺旋形納米管從光譜的遠(yuǎn)紅色部分收集光子，并在光合作用過(guò)程中將光子轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。這些微小的納米管&ldquo;裝置&rdquo;部署在低光環(huán)境中，藍(lán)藻在這里與其他藍(lán)藻和各種光合細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)它們能找到的每個(gè)陽(yáng)光光子。</p> <p><br />&ldquo;藍(lán)藻是微觀光合生物，是適應(yīng)的大師，&rdquo;Brudvig 實(shí)驗(yàn)室的博士后助理、該研究的第一作者 Gisriel 說(shuō)。&ldquo;它們存在于每一個(gè)可以想象的棲息地，從沙漠地殼和高鹽度湖泊到溫泉和黑暗洞穴。&rdquo;</p> <p><br />研究人員發(fā)現(xiàn)，在弱光條件下，某些種類的藍(lán)藻會(huì)激活一個(gè)基因簇，從而啟動(dòng)遠(yuǎn)紅光藻膽蛋白的產(chǎn)生。這些藻膽蛋白將自身組裝成螺旋形納米管，這與之前發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生圓柱形結(jié)構(gòu)的類似蛋白質(zhì)不同。研究人員說(shuō)，圓柱形結(jié)構(gòu)從太陽(yáng)光譜中的可見(jiàn)光顏色（例如黃色和橙色）中收集光子，而螺旋形納米管從太陽(yáng)光譜中不可見(jiàn)的遠(yuǎn)紅色部分收集光子。</p> <p><br />盡管成分蛋白質(zhì)在進(jìn)化上密切相關(guān)，但它們的成分在結(jié)構(gòu)上是不相容的，這使得這些藍(lán)藻能夠同時(shí)組裝兩種互補(bǔ)類型的光收集裝置&mdash;&mdash;當(dāng)光是生長(zhǎng)的限制資源時(shí)，這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。</p> <p><br />&ldquo;植物、藻類和藍(lán)藻等光合生物是地球生命不可或缺的組成部分，&rdquo;耶魯大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院本杰明西利曼化學(xué)教授兼耶魯大學(xué)西校區(qū)能源科學(xué)研究所所長(zhǎng)布魯?shù)戮S格說(shuō)。&ldquo;它們是我們生物圈中幾乎所有支持生命的能量的入口，它們展示了用于將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的多種分子機(jī)器。大自然使用的設(shè)計(jì)原則為開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能利用的人工過(guò)程提供了藍(lán)圖。&rdquo;</p> <p><br />在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了兩種技術(shù)來(lái)確定遠(yuǎn)紅光吸收結(jié)構(gòu)和功能：低溫電子顯微鏡和時(shí)間分辨吸收光譜。</p> <p><br />冷凍電子顯微鏡可以快速凍結(jié)生物分子樣品并用電子照射它們以產(chǎn)生分子圖像，使研究人員能夠看到納米管的螺旋形狀以及它們的組裝方式。時(shí)間分辨吸收光譜研究了一種材料在暴露于光后吸光度的變化方式，使研究人員能夠追蹤能量通過(guò)納米管傳輸?shù)乃俣纫约澳芰克?jīng)過(guò)的路徑。</p> <p><br />&ldquo;看到這些獨(dú)特的藻膽蛋白的螺旋結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)是完全出乎意料的，&rdquo;Gisriel 說(shuō)。</p> <p><br />布萊恩特是該研究的資深作者。該研究的合著者是耶魯大學(xué)分子生物物理學(xué)和生物化學(xué)系的 David Flesher；阿姆斯特丹自由大學(xué)的 Roberta Croce 和 Eduard Elias；賓夕法尼亞州立大學(xué)的 Gaozhon Shen 和 Nathan Soulier；和紐約城市學(xué)院的 Marilyn R. Gunner。</p> <p><br />Gisriel、Brudvig、Croce 和 Bryant 是該研究的共同通訊作者。</p> <p><br />美國(guó)能源部基礎(chǔ)能源科學(xué)辦公室、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和荷蘭科學(xué)研究組織資助了這項(xiàng)研究。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>