植物和動(dòng)物，是兩類截然不同的生物，植物的最大特點(diǎn)是可以通過葉綠體進(jìn)行光合作用，利用陽(yáng)光、水分和 CO2就能自由生長(zhǎng)。而自然界中也有一些神奇的動(dòng)物，例如海蛞蝓，能夠?qū)⒊韵碌脑孱愔械娜~綠體變成自己身體的一部分，從而化身一個(gè)會(huì)光合作用的動(dòng)物，甚至長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不再需要進(jìn)食。
然而，這種神奇的"動(dòng)物光合作用"（animal photosynthesis）的具體機(jī)制，目前仍不清楚。
一種海蛞蝓
2025 年 6 月 25 日，哈佛大學(xué)的研究人員在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：A host organelle integrates stolen chloroplasts for animal photosynthesis 的研究論文。
真核生物在大約十億年前進(jìn)化而來，當(dāng)時(shí)的古老細(xì)胞吞噬并整合了原核生物，從而形成了現(xiàn)代的線粒體和葉綠體。
Sacoglossan 是一類特殊的海蛞蝓，它們具有一種神奇的能力--能夠選擇性保留攝取的藻類中的葉綠體，并將這些葉綠體整合到自身細(xì)胞中，這些葉綠體能夠在長(zhǎng)達(dá)一年的時(shí)間里保持光合作用能力。然而，這種"動(dòng)物光合作用"的具體機(jī)制，目前仍不清楚。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，海蛞蝓攝取的外來葉綠體并非在細(xì)胞內(nèi)自由漂浮，而是被一層薄膜包裹著，研究團(tuán)隊(duì)將這種包裹葉綠體的新型細(xì)胞器命名為--"盜食體"（Kleptosome）。
盜食體利用 ATP 敏感型離子通道來維持一種腔內(nèi)環(huán)境，這種環(huán)境有利于葉綠體光合作用的進(jìn)行并延長(zhǎng)其壽命。而當(dāng)海蛞蝓饑餓時(shí)，它們會(huì)由綠色變成橙色--這是因?yàn)楸I食體消化了其中儲(chǔ)存的葉綠體以獲取營(yíng)養(yǎng)，從而將其作為食物來源。
盜食體的發(fā)現(xiàn)不僅闡明了這些光合動(dòng)物是如何利用盜竊來的葉綠體維持光合作用的，還展現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞在面臨進(jìn)化壓力時(shí)的靈活性。
利用這一發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，光合作用相關(guān)的細(xì)胞器保留與消化機(jī)制在包括珊瑚、?？趦?nèi)的其他光合動(dòng)物中獨(dú)立演化（趨同進(jìn)化），形成了類似的生物學(xué)策略。
總的來說，這項(xiàng)研究揭示了細(xì)胞內(nèi)共生體如何被宿主長(zhǎng)期獲取，并通過進(jìn)化整合為具有復(fù)雜功能的細(xì)胞器。
值得一提的是，這項(xiàng)研究和許多發(fā)現(xiàn)一樣，開始于一個(gè)錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)折，論文通訊作者 Nicholas Bellono 最初對(duì)海蛞蝓產(chǎn)生興趣是因?yàn)樗犓鍚酆谜哒f某些海蛞蝓會(huì)吃掉珊瑚并產(chǎn)生熒光，這說明它們可能通過某種方式竊取了發(fā)光蛋白，然而，他沒能找到這種海蛞蝓，而是發(fā)現(xiàn)了以藻類為食的海蛞蝓及其神奇的光合作用特性，于是他轉(zhuǎn)而研究竊取葉綠體的海蛞蝓，從而打開了另一個(gè)全新的世界。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00637-3
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