实验室巧用藻类打造出太阳能驱动光合细胞

日本研究人员取得了一项重大突破，他们把藻类中能产生能量的叶绿体植入仓鼠细胞，让这些动物细胞能够进行光合作用。

此前，人们觉得叶绿体作为植物和藻类细胞中捕捉光线的重要结构，在动物细胞内是无法发挥作用的。

“据我们所知，这是首次报道在植入动物细胞的叶绿体中检测到光合作用的电子传递。”东京大学的松永幸广教授说道，他是该研究论文的通讯作者。

这项技术能够解决实验室培养的组织（比如人造器官和皮肤）所面临的氧气短缺难题，通过让光照产生氧气和能量，从而促进细胞生长。

动物细胞能进行光合作用吗？

动物细胞具备光合作用能力这一想法听起来或许如同科幻小说一般

这些蚌里含有能利用叶绿体进行光合作用的藻类，给它们的宿主提供氧气和食物

‘我们原本以为，在引入叶绿体之后，它们会在数小时内被动物细胞消化。’松永说道。

“然而，我们发现的是，它们持续运作了长达两天，并且光合作用中的电子传递发生了。”他补充道。这种电子传递对于植物和藻类所需的化学能量产生至关重要，这表明叶绿体确实在动物细胞宿主内部发挥着作用。

让动物细胞产生燃料

在这项研究里，红藻的叶绿体被放进了培养的仓鼠细胞中，然后用共聚焦和电子显微镜等成像技术进行分析。通过脉冲幅度调制荧光测定法来测量光合作用的活性，证实叶绿体在其新的宿主细胞内有效地产生能量。

含有叶绿体的动物细胞甚至呈现出增长率的提高，这表明光合作用过程为它们提供了碳基燃料。

松永指出：“我们认为这项工作对细胞组织工程大有用处。”

像人造器官、人造肉和皮肤片这类实验室培育的组织，是由多层细胞构成的。

然而，由于组织内部缺氧（处于低氧水平），阻碍了细胞分裂，所以它们无法增大尺寸。

他解释道：“通过混入植入了叶绿体的细胞，借助光照，氧气能够通过光合作用供应给细胞，进而改善组织内部的条件，实现生长。”

展望未来

通过掺入注入了叶绿体的细胞，研究人员能够借助光照来供应氧气，为像实验室培育的器官或肉类这样复杂的多层组织创造更优的生长条件。

展望未来，松永及其团队希望进一步开发这些“植物动物”细胞，让动物细胞拥有有益的类似植物的特性。“我们预计‘植物动物’细胞将会带来变革，”松永在新闻稿中说道，设想未来的生物技术或许能够带来一个更具可持续性的社会，并且有助于降低碳排放。

未来的研究将侧重于了解宿主细胞和叶绿体之间的物质交换，有可能为人工组织的开发和可持续生物技术开拓新的途径。