颗石藻是海洋中的主要浮游植物之一，其细胞壁是由碳酸钙晶体组成的颗石片。颗石藻在白垩纪达到鼎盛，不仅是海洋初级生产力的主要贡献者，还依靠其碳酸钙外壳在地层中留下了显著的“白垩”痕迹，因此在海洋碳沉积和全球碳循环中扮演重要角色。颗石藻能够适应海水不同深度的多变光环境，高效的光合自养生长可助其快速繁殖。但颗石藻光系统复合物如何能高效捕获和利用光能的微观机理并不清楚。

△颗石藻光系统I-捕光天线超大复合物结构及其能量转化效率

为此，中国科学院植物研究所王文达研究员和田利金研究员带领团队首次纯化并解析了来自赫氏艾米里颗石藻（Emiliania huxleyi）的光系统I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白（PSI-FCPI）超级复合物三维结构，这一研究首次在原子层面揭示了颗石藻通过扩展和优化其光系统结构来适应海洋光环境的独特策略，是光合生物适应进化研究中的一个重大发现。该成果北京时间9月12日在国际学术期刊《科学》以封面论文形式发表。

颗石藻光系统复合物的结构解析和机理研究，为理解光合生物高效的能量转化机制提供了新的结构模型。未来，科研团队希望以此为基础设计新型光合作用蛋白，并进一步指导人工模拟和开发高碳汇生物资源，这在合成生物学和气候变化应对领域将具有很大潜力。

文/帅俊全 褚尔嘉

编辑/李涛