【2024年11月09日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）最近瑞士、英國和日本的大學在共同研究海洋矽藻時發現，它們會利用獨特的固碳機制，將二氧化碳濃縮儲存於身體特殊部位，以便用於光合作用上面。研究人員表示，這項發現有利於改善現有的生物碳捕獲技術。
矽藻是海洋中最主要的浮游植物群之一，能透過葉綠體的光合作用，將空氣中的二氧化碳轉換成營養物質和氧氣，且全球大約有近20%的二氧化碳是透過這些生物進行消耗，它們還為廣闊的海洋生物網提供能量。
過去，人們只知道這些藻類透過類囊體膜內的葉綠素收集來自陽光的能量，然後用於幫助加氧酶（RuBisCO）基質固定二氧化碳，但人們對於矽藻如何有效地吸收和儲存二氧化碳的機制卻知之甚少。
這次，擁有560多年歷史的瑞士巴塞爾大學（University of Basel）、英國約克大學（University of York）和日本關西學院大學（Kwansei-Gakuin University）的研究人員在合作研究中發現，矽藻體內的獨特蛋白質和酵素（酶）能夠把二氧化碳牢固控制和吸收，以此幫助它進行生長和光合作用。該研究結果於今年10月發表在《細胞》雜誌上。
研究人員透過冷凍電子斷層掃描（cryo-ET）等尖端成像技術，觀察兩種常見的藻類——羽狀矽藻（P. tricornutum）和中心矽藻（Thalassiosira fakenana），發現這些矽藻體內狹長的皮殼蛋白類囊體（PyShell，矽藻蛋白質殼）可以將加氧酶基質緊緊包裹在小隔間中，使基質可以更有效地捕捉和濃縮二氧化碳。這些矽藻再利用它們捕獲到的濃縮二氧化碳進行光合作用，最終產生所需的營養物質（以醣類為主）和氧氣。
研究人員還發現，羽狀矽藻的皮殼蛋白類囊體形狀筆直，中心矽藻的皮殼蛋白類囊體略為彎曲且分成前後二段。它們的皮殼蛋白類囊體是蛋白質亞基的重複晶格形成，且這些類囊體內管腔中常含有緻密的顆粒可以移動，可以像錢包或密封袋的拉鍊一樣隨時密封加氧酶基質，使其更好地作用於二氧化碳。
為了進一步了解皮殼蛋白類囊體在矽藻體內的作用，研究人員把藻類中與皮殼蛋白類囊體的相關基因移除。結果顯示，加氧酶基質出現破碎現象，使原本強而有力的固定二氧化碳能力嚴重受損，並嚴重抑制矽藻的生長能力，而矽藻本體的葉綠體含量也出現驟降。
另外，他們在查詢藻類的海洋基因圖譜時發現，多數的海洋藻類都存在皮殼蛋白類囊體基因，且與二氧化碳的濃縮機制（CCM）相關，而這些藻類約占海洋固碳量的一半數量，對於全球固碳和碳循環有著巨大的影響力。
主要研究作者、巴塞爾大學生物研究中心研究結構生物學與冷凍電子斷層研究員曼農·德穆爾德（Manon Demulder）對巴塞爾大學的新聞室表示，「我們現在發現矽藻蛋白核被包裹在晶格狀的蛋白質殼中，有助於它身體的隔間產生高濃度的二氧化碳，並讓體內的加氧酶能夠有效地將二氧化碳轉化為營養物質。」
她還表示，「我們希望皮殼蛋白類囊體等發現，能夠幫助激發新的生物技術應用，改善光合作用，並從大氣中捕獲更多二氧化碳。這是一項長期的目標，因此我們現在進行基礎研究非常重要。」◇
