本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
這篇文章最初於 2010 年 2 月 3 日星期三發表在“實驗室小白鼠的生活”中。
變色龍細菌
這是一張在紅光下的小型藍細菌的圖片
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這是一張在藍綠色光下完全相同的生物體的圖片
一些藍細菌具有根據外部條件改變顏色的能力。它們這樣做是因為它們進行光合作用,因此需要光來獲取能量。細菌使用稱為藻膽體的特殊蛋白質複合物來收集光,這些複合物包含(除其他外)能夠從光中吸收能量的蛋白質。變色藍細菌主要有兩種:藻藍蛋白 (PC) 和藻紅蛋白 (PE)。
這兩種蛋白質都在不同的波長下吸收光,並且它們不吸收的波長會從細菌反射到您的眼睛中,在那裡您將它們感知為顏色。這就是為什麼植物看起來是綠色的原因,因為葉綠素會吸收所有紅光和藍光。藻膽體中的兩個吸光復合物都在不同的波長下吸收,如下面的吸收光譜所示
下面的色條顯示了 PE 和 PC 吸收的光的波長。 PE 吸收綠光,因此看起來是紅色的,而 PC 吸收紅光,因此看起來是綠色的。
控制這種顏色變化的主要系統之一稱為 Rca 系統(代表互補色適應調節器)。它由三種主要蛋白質組成:RcaE、RcaF 和 RcaC(發現其他字母,但要麼沒有被正確表徵,要麼被證明不太重要)。 RcaF 充當感測器,具有容納光感測器的生色團結合域和傳遞訊號的末端激酶域。
RcaF 和 C 都是響應調節因子,儘管有人提出 RcaF 是一箇中間響應器,它將資訊傳遞給 RcaC。 RcaC 包含一個 DNA 結合域,這允許它啟用產生 PC 所需的基因。 PC 吸收紅光,細胞變成綠色。
相反,在綠光下,一切都會被去磷酸化,並且 PC 的產生會關閉。去磷酸化還會導致 RcaC 與產生 PE 的基因的啟動子結合,PE 吸收綠光並使細胞變成紅色。這允許細胞根據它們希望吸收的光的波長在紅色和綠色之間切換。
這篇論文沒有說,也是我真正想知道的是,是否有人嘗試用這個製作格子圖案的細菌種群……
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參考文獻:Kehoe, D., & Gutu, A. (2006). 響應顏色:互補色適應的調節。《植物生物學年度評論》,57 (1), 127-150 DOI: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105215 -
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