植物和動(dòng)物，是兩類(lèi)截然不同的生物，植物的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)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(cháng)。而自然界中也有一些神奇的動(dòng)物，例如海蛞蝓，能夠將吃下的藻類(lèi)中的葉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(cháng)時(shí)間內不再需要進(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(lái)，當時(shí)的古老細胞吞噬并整合了原核生物，從而形成了現代的線(xiàn)粒體和葉綠體。
Sacoglossan 是一類(lèi)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(lèi)中的葉綠體，并將這些葉綠體整合到自身細胞中，這些葉綠體能夠在長(cháng)達一年的時(shí)間里保持光合作用能力。然而，這種"動(dòng)物光合作用"的具體機制，目前仍不清楚。
在這項最新研究中，研究團隊發(fā)現，海蛞蝓攝取的外來(lái)葉綠體并非在細胞內自由漂浮，而是被一層薄膜包裹著(zhù)，研究團隊將這種包裹葉綠體的新型細胞器命名為--"盜食體"（Kleptosome）。
盜食體利用 ATP 敏感型離子通道來(lái)維持一種腔內環(huán)境，這種環(huán)境有利于葉綠體光合作用的進(jìn)行并延長(cháng)其壽命。而當海蛞蝓饑餓時(shí)，它們會(huì )由綠色變成橙色--這是因為盜食體消化了其中儲存的葉綠體以獲取營(yíng)養，從而將其作為食物來(lái)源。
盜食體的發(fā)現不僅闡明了這些光合動(dòng)物是如何利用盜竊來(lái)的葉綠體維持光合作用的，還展現了動(dòng)物細胞在面臨進(jìn)化壓力時(shí)的靈活性。
利用這一發(fā)現，研究團隊進(jìn)一步發(fā)現，光合作用相關(guān)的細胞器保留與消化機制在包括珊瑚、?？趦鹊钠渌夂蟿?dòng)物中獨立演化（趨同進(jìn)化），形成了類(lèi)似的生物學(xué)策略。
總的來(lái)說(shuō)，這項研究揭示了細胞內共生體如何被宿主長(cháng)期獲取，并通過(guò)進(jìn)化整合為具有復雜功能的細胞器。
值得一提的是，這項研究和許多發(fā)現一樣，開(kāi)始于一個(gè)錯誤的轉折，論文通訊作者 Nicholas Bellono 最初對海蛞蝓產(chǎn)生興趣是因為他聽(tīng)水族愛(ài)好者說(shuō)某些海蛞蝓會(huì )吃掉珊瑚并產(chǎn)生熒光，這說(shuō)明它們可能通過(guò)某種方式竊取了發(fā)光蛋白，然而，他沒(méi)能找到這種海蛞蝓，而是發(fā)現了以藻類(lèi)為食的海蛞蝓及其神奇的光合作用特性，于是他轉而研究竊取葉綠體的海蛞蝓，從而打開(kāi)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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