在海洋生态系统中，颗石藻作为一类重要的浮游植物，其演化历程可追溯至白垩纪时期。这类生物不仅通过碳酸钙外壳沉积形成了地质学意义上的"白垩"地层，更在海洋碳循环过程中发挥着关键作用。它们广泛分布于不同水深的光照区域，凭借独特的光合作用机制维持着高效的能量转化，但长期以来，科学家对其光能利用的分子基础知之甚少。
中国科学院植物研究所的研究团队近日取得突破性进展，相关成果发表于国际权威学术期刊《科学》。该团队以赫氏艾米里颗石藻为研究对象，成功分离并解析了其光系统超级复合物的三维空间结构，首次在原子尺度上揭示了这类海洋生物适应复杂光环境的特殊策略。
研究发现，颗石藻的光合系统具有显著的结构特征：其核心复合体周围密集排列着38个捕光蛋白模块，这些模块以放射状分布形成8条功能带，使整体捕光面积达到陆生植物豌豆的4-5倍。实验数据显示，该系统的光能捕获量子效率超过95%，与陆生植物相当，但能量传递路径呈现出独特的优化特征。
进一步分析表明，颗石藻体内含有大量叶绿素c和岩藻黄素类胡萝卜素，这些色素在新发现的捕光结构中高度富集。它们能够高效吸收460-540纳米波段的蓝绿光，特别适应深海弱光环境。特别值得注意的是，叶绿素c与叶绿素a形成的二维能量传递网络，为维持超高转化效率提供了结构基础。
这项研究不仅重构了光合生物的能量转化模型，更为人工光合系统的开发提供了新思路。研究团队指出，基于颗石藻的特殊蛋白组装机制，未来有望设计出新型光合作用模块，在碳汇生物工程和应对气候变化领域展现应用潜力。
