跳到主要內容

光呼吸作用（photorespiration）是否是獨立產生的？

 

Thermococcus gammatolerans。圖片來源：維基百科

學過生物學的人對光呼吸作用（photorespiration）應該都不陌生：植物在高溫下，因為「魯必斯科」（RuBisCO）把氧氣當作二氧化碳來用，造成加碳反應成了氧化反應，導致二磷酸核酮糖被氧化，產生2-磷酸甘油醛（2-PG，2-phosphoglycolate）。為了要把2-磷酸甘油醛用掉，植物必須進行一連串的反應，過程中消耗了能量（ATP），所以被稱為光呼吸作用。

過去總認為光呼吸作用的代謝途徑就是為了光合作用而服務的。但是，日本的研究團隊發現了一種嗜熱古菌Thermococcus kodakarensis，它不會進行光合作用（事實上它是厭氧菌），但是還是有RuBisCO。

當然，進行光合作用不一定都要產生氧氣（事實上，產氧的光合作用只佔全世界光合作用的「一半」），不過這隻菌真的不會進行光合作用。那麼它的RuBisCO做什麼用呢？研究團隊發現，它的RuBisCO參與其他類型的碳代謝過程，如核糖轉換途徑。

不過，當它處於微氧條件下時，它的RuBisCO仍能進行加氧反應，從而產生2-PG。這就讓研究團隊覺得很好奇，因為2-PG對生物體來說是廢物，所以這隻菌怎麼消化掉它的2-PG呢？

由於這隻菌的基因體已於2005年完成定序，所以要找到基因並不是那麼困難。研究團隊拿已知存在於嗜熱菌中的2-PG磷酸酶（這個酵素擔任轉化2-PG的第一個步驟）來進行基因搜尋，找到了TK2301；另外，他們也用阿拉伯芥的2-PG磷酸酶來進行搜尋，找到了TK1734。

最後，他們發現TK1734是這隻菌的2-PG磷酸酶。另外，他們也發現，如果把TK1734從這隻菌裡面給剔除掉，這隻菌在微氧狀況下就會長得很不好（下降八成）。這顯示TK1734的確是2-PG磷酸酶，同時也證明了這個酵素對它非常重要。

總而言之，這個發現意味著，即使是在早期地球生命和缺氧條件下，一些生物如嗜熱原核生物也已經進化出了處理2-PG的機制。這種能力的演化可能反映了生物對早期地球環境變化的適應，尤其是氧氣水平的逐步增加。因此，研究這些機制可以提供對生命早期演化過程的見解。

參考文獻：

Michimori Y, Izaki R, Su Y, Fukuyama Y, Shimamura S, Nishimura K, Miwa Y, Hamakita S, Shimosaka T, Makino Y, Takeno R, Sato T, Beppu H, Cann I, Kanai T, Nunoura T, Atomi H. Removal of phosphoglycolate in hyperthermophilic archaea. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Apr 16;121(16):e2311390121. doi: 10.1073/pnas.2311390121. Epub 2024 Apr 9. PMID: 38593075.
標籤：

留言

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

怎麼辦到的？變形藤（Boquila trifoliolata）模仿塑膠植物

  左：原來的葉片。右：模仿的葉片。圖片來源： 期刊 之前我們提到過一種奇妙的植物「變形藤」（ Boquila trifoliolata ），它原產於南美洲智利中、南部與阿根廷。在2014年就被發現它 為了減少自己被吃 ，發展出奇妙的變形能力：爬到誰身上就長得像誰。 後來在2021年 發現 ，它不只是形狀學得像，連人家身上一大半的細菌都搬過來了。這就奇妙了。 為什麼「變形藤」能夠學得這麼像呢？是寄主植物釋放了揮發性化合物？還是寄主植物跟它進行了基因的交換？還是它真的能「看」？ 研究團隊這次用了塑膠植物給它模仿。塑膠植物沒有基因、也不會釋放揮發性化合物，這樣就可以排除前兩個因素了。 結果「變形藤」還是學得維妙維肖，而且，一個月以後，它還學得更像。 難道它真的會「看」嗎？只能說這棵藤本植物真是太奇妙了。 參考文獻： White J, Yamashita F. Boquila trifoliolata mimics leaves of an artificial plastic host plant. Plant Signal Behav. 2022 Dec 31;17(1):1977530. doi: 10.1080/15592324.2021.1977530. Epub 2021 Sep 21. PMID: 34545774; PMCID: PMC8903786.
張貼留言
閱讀完整內容

植物界的變色龍Boquila trifoliolata如何模仿？

  圖片來源： 維基百科 信不信植物界也有變色龍？原產於南美洲智利中、南部與阿根廷的藤本植物 Boquila trifoliolata 在攀爬到其他樹上時，葉片的形狀會從原本的長鈍橢圓形三出複葉改變為宿主植物的形狀；甚至當它從一種植物攀爬到另一種植物時，葉片的型態也會跟著改變。 過去的研究發現， Boquila trifoliolata 之所以做這樣的改變，可能是因為 可以讓它避免被吃 。但是到底「變色龍藤」是怎麼「看」到它攀爬上去的植物長什麼樣子呢？ 最近發表在Scientific Report上的研究發現，「變色龍藤」可能是從「宿主」的菌群（microbiota）得到資料。研究團隊收集了「變色龍藤」模仿「宿主」的葉片上的菌群（BR）、沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群（BT），以及「宿主」的菌群（RS）。結果發現，沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群（BT）與「宿主」的菌群（RS）之間只有共享了79個獨特的OTU（操作分類單元，可能代表細菌的屬或種），但模仿「宿主」的葉片上的菌群（BR）與「宿主」的菌群（RS）之間卻共享了255個獨特的OTU！更有趣的是，沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群（BT）與模仿「宿主」的葉片上的菌群（BR）間也只共享了33個OTU。 這個結果顯示了，「變色龍藤」能模仿「宿主」的型態，與它們之間共享的菌群高度相關。但是究竟「變色龍藤」是如何從這些菌群得到資料？這就有待進一步的研究了。 參考文獻： Gianoli, E., González-Teuber, M., Vilo, C. et al. Endophytic bacterial communities are associated with leaf mimicry in the vine Boquila trifoliolata. Sci Rep 11, 22673 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-02229-8
張貼留言
閱讀完整內容

關於蕃薯，你知道你吃的是什麼品種嗎？

蕃薯（ Ipomoea batatas ）從臺灣人的主食、轉變為副食、又轉變為飼料，最後在養生的風潮下，再度躍上餐桌，成為美食，可有人關心過，我們吃的蕃薯是什麼品種嗎？ 圖片來源： 農委會 上面這張照片裡的蕃薯，中間的TN57與TN66，就是台農57號與台農66號，是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔！ 台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種（Nancy hall）雜交育成。它黃皮黃肉，目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟，適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四～十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去，協助他們解決糧食問題呢！ 至於台農66號呢，就是所謂的紅心蕃薯啦！台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出，1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣，幾乎全年皆可栽種，秋冬作五個月可收穫，春夏作四個月就可以收穫囉！ 最右邊的台農73號，就是現在所謂的「芋仔蕃薯」啦！它是在1990年以台農62號（♂）x清水紫心（♀）雜交後，在2002年選拔出優良子代CYY90-C17，並於2007年正式命名。由於肉色為深紫色，所以得到「芋仔蕃薯」的暱稱。本品種富含cyanidin 及peonidin 等花青素，具抗氧化功用。 至於常吃的蕃薯葉，則是以桃園2號與台農71號為主，這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃，而且莖葉不易倒伏，方便農民採收喔！ 如果您愛吃的是蕃薯的加工食品，如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥，其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔！ 參考文獻： 蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。 行政院農委會。 甘藷主題館 。
張貼留言
閱讀完整內容