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酵母在进行发酵时通常需要在 黑暗的环境 下进行，暴露在光线下可能会干扰甚至破坏这一过程。佐治亚理工学院生物科学学院在【Current Biology】上发表近期研究成果，详细介绍了一种在 光照条件 下生长更迅速的 酵母菌株 。
这一科学探索的成功在于将一种 寄生真菌 的 视紫红质基因 引入普通的面包酵母中。通过定制 液泡视紫红质基因 ，使得酵母能够高效地将光转化为能量。结果得到在光照下生长速度比在黑暗中快 2% 的酵母，这是一种显著的进化优势。研究表明，绿色视紫红质会在酵母菌蓝色细胞壁内发挥关键作用，可帮助酵母在光照下实现更快的生长速度。只需移动酵母中的一个基因，使得酵母在光线下的生长速度比在黑暗中快2%。这一简单基因调整会引发复杂生物变化的力量，对进化、生物燃料生产甚至细胞老化的理解带来深远的影响。
这项突破性发现的起源可追溯到研究团队早期对多细胞生命起源的深入探索。在团队先前发表在【Nature】杂志上的研究中，详细研究了「 雪花酵母 」作为模式生物如何在经历数千代的演变后形成多细胞结构。然而，随之而来的一个难题是： 氧气 在组织深处难以扩散，导致组织无法获得足够的能量。
解决这一问题的方法是——利用光。利用光能进行能量转化的进化谜题，通常涉及一系列复杂的 基因和蛋白质 。这种 复杂性 使得在其他生物体中复制这一过程在自然界和实验室中都备受阻碍。然而，佐治亚理工团队在视紫红质中找到了答案。该团队的研究方法依赖于水平基因转移，即不同物种之间 交换遗传物质 的过程，此过程会导致物种迅速进化飞跃，这一进化过程在视紫红质中尤为普遍。视紫红质无需经过漫长的进化和优化过程，便能在缺乏额外细胞机制的情况下将光转化为能量，为生物提供新的生物功能，使其在进化中占据优势。
这一发现的潜在应用是多方面的。鉴于 液泡功能 与 细胞衰老 相关，从探索 视紫红质的酵母减缓细胞老化 的方法到推动 生物燃料 的生产，这项研究开辟了许多前景广阔的研究领域。拉特克利夫的团队目光还投向更广泛的进化之旅。即在酵母中新发现的光合能力如何影响它从单细胞生物向多细胞生物的转变。
相关参考信息：
https://www.synbiobeta.com/read/shining-a-light-on-yeast-a-breakthrough-in-biological-engineering
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