中國科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)可能極大地改變我們對(duì)光合作用機(jī)制的理解

光合作用是將太陽光大規(guī)模地轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并維持地球上生命的最偉大的自然過程。有氧光合作用基本上有兩個(gè)連續(xù)的階段，其中光系統(tǒng)II（PSII）和光系統(tǒng)I（PSI）中的光依賴反應(yīng)使H2O氧化成分子氧，并產(chǎn)生還原力（NADPH和ATP），而二氧化碳同化一般被認(rèn)為是在氧氣進(jìn)化和NADP+還原之后很長(zhǎng)時(shí)間，通過基質(zhì)中的光非依賴反應(yīng)進(jìn)行。

人們普遍認(rèn)為，二氧化碳的同化是在不依賴光的反應(yīng)中進(jìn)行的，例如，通過基質(zhì)中的卡爾文-本森循環(huán)。最新的研究報(bào)告描述了光合作用中PSII核心復(fù)合體不尋常的光驅(qū)動(dòng)的二氧化碳同化（轉(zhuǎn)化為甲醇）。這一不尋常的發(fā)現(xiàn)很可能是與正常的不依賴光的同化作用中發(fā)生的通常的電子轉(zhuǎn)移同時(shí)發(fā)生的。資料來源：《催化學(xué)報(bào)》

同時(shí)，人們普遍認(rèn)為，在依賴光的反應(yīng)中，CO2（或碳酸氫鹽）不作為底物被還原，而是在O2進(jìn)化中發(fā)揮獨(dú)特的刺激作用，即所謂的"碳酸氫鹽效應(yīng)"。自20世紀(jì)70年代以來，人們對(duì)碳酸氫鹽效應(yīng)的作用以及PSII中的碳酸氫鹽結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行了深入研究，迄今已得出一些重要結(jié)論。然而，PSII中的二氧化碳（或碳酸氫鹽）被認(rèn)為只在水氧化過程中起輔助作用，而不是被PSII"同化"。

最近，一個(gè)研究小組首次報(bào)告了光驅(qū)動(dòng)的PSII核心復(fù)合體的二氧化碳同化作用，其中甲醇（CH3OH）的形成，以及氧氣的進(jìn)化，通過原位質(zhì)譜、氣相色譜和同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。

該團(tuán)隊(duì)包括來自大連理工大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的科學(xué)家。

這種不尋常的二氧化碳同化作用很可能是與正常的不依賴光的同化作用中發(fā)生的通常的電子轉(zhuǎn)移同時(shí)進(jìn)行的。這一發(fā)現(xiàn)非同尋常，具有重大意義，因?yàn)樗赡艽蟠蟾淖兾覀儗?duì)光合作用機(jī)制的理解。該成果發(fā)表在中國《催化學(xué)報(bào)》上。