光合作用是一个独特的生物过程，让植物和浮游植物可以长期统治陆地和海洋。虽然目前我们已熟知植物的光合作用机制，但浮游植物的光合作用机制却近期才被详解。来自不同国家的科学家们通过长期研究硅藻，建立了浮游植物光合作用过程的三维结构模型，研究成果已于6月20日发表在《自然》期刊上。
光合作用是将光能转化为化学能的一种奇妙的反应机制。两个小型的光化学发电厂的存在为光合作用的发生提供了不可或缺的条件，这两个小型发电厂分别是光系统I (PSI)和光系统II (PSII)。但光合作用发生的理想的条件是PSI和PSII保持分离状态，以避免任何“短路”使光合作用变得不那么有效。在植物中，这两种光系统被图中结构A分开，但该结构在浮游植物中似乎并不存在（图B）。那么问题来了，浮游植物是如何参与地球上几乎一半的光合作用呢？
通过应用不同的高分辨率的细胞成像方法，研究人员利用硅藻建立三维模型（图C），发现在微观子域前提下，可以直接对两个光系统进行分离，从而很大程度上提高了光合作用的效率。这解释了硅藻如何生产了地球上约20%的氧气，以及为什么它们能在海洋中繁衍长达1亿年。
目前，研究人员正在继续开发有关硅藻光合作用的三维模型，以期进一步了解单细胞生物是如何适应气候变化的。
（刘思青 编译）
原文链接：https://www.nature.com/articles/ncomms15885
