植物和動物，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，利用陽光、水分和 CO2就能自由生長。而自然界中也有一些神奇的動物，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)會光合作用的動物，甚至長時(shí)間內(nèi)不再需要進(jìn)食。
然而，這種神奇的"動物光合作用"（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達(dá)一年的時(shí)間里保持光合作用能力。然而，這種"動物光合作用"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)行并延長其壽命。而當(dāng)海蛞蝓饑餓時(shí)，它們會由綠色變成橙色--這是因?yàn)楸I食體消化了其中儲存的葉綠體以獲取營養(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 最初對海蛞蝓產(chǎn)生興趣是因?yàn)樗犓鍚酆谜哒f某些海蛞蝓會吃掉珊瑚并產(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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