本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
这篇文章最初于 2010 年 2 月 3 日星期三发表在“实验室小白鼠的生活”中。
变色龙细菌
这是一张在红光下的小型蓝细菌的图片
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这是一张在蓝绿色光下完全相同的生物体的图片
一些蓝细菌具有根据外部条件改变颜色的能力。它们这样做是因为它们进行光合作用,因此需要光来获取能量。细菌使用称为藻胆体的特殊蛋白质复合物来收集光,这些复合物包含(除其他外)能够从光中吸收能量的蛋白质。变色蓝细菌主要有两种:藻蓝蛋白 (PC) 和藻红蛋白 (PE)。
这两种蛋白质都在不同的波长下吸收光,并且它们不吸收的波长会从细菌反射到您的眼睛中,在那里您将它们感知为颜色。这就是为什么植物看起来是绿色的原因,因为叶绿素会吸收所有红光和蓝光。藻胆体中的两个吸光复合物都在不同的波长下吸收,如下面的吸收光谱所示
下面的色条显示了 PE 和 PC 吸收的光的波长。 PE 吸收绿光,因此看起来是红色的,而 PC 吸收红光,因此看起来是绿色的。
控制这种颜色变化的主要系统之一称为 Rca 系统(代表互补色适应调节器)。它由三种主要蛋白质组成:RcaE、RcaF 和 RcaC(发现其他字母,但要么没有被正确表征,要么被证明不太重要)。 RcaF 充当传感器,具有容纳光传感器的生色团结合域和传递信号的末端激酶域。
RcaF 和 C 都是响应调节因子,尽管有人提出 RcaF 是一个中间响应器,它将信息传递给 RcaC。 RcaC 包含一个 DNA 结合域,这允许它激活产生 PC 所需的基因。 PC 吸收红光,细胞变成绿色。
相反,在绿光下,一切都会被去磷酸化,并且 PC 的产生会关闭。去磷酸化还会导致 RcaC 与产生 PE 的基因的启动子结合,PE 吸收绿光并使细胞变成红色。这允许细胞根据它们希望吸收的光的波长在红色和绿色之间切换。
这篇论文没有说,也是我真正想知道的是,是否有人尝试用这个制作格子图案的细菌种群……
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参考文献:Kehoe, D., & Gutu, A. (2006). 响应颜色:互补色适应的调节。《植物生物学年度评论》,57 (1), 127-150 DOI: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105215 -
所有图像均取自参考文献