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在海蟲中發現了一種區分月光和陽光的蛋白質

2023-12-08動物

許多海洋居民根據月球周期調整自己的生物律動。生物學家最近發現多毛類蠕蟲 Platynereis dumerilii 如何利用其獨特的蛋白質隱花色素來達到這一目的。它在光線下被完全或部份啟用,具體取決於月光還是陽光落在蠕蟲上。在隱花色素的幫助下,多毛類動物甚至能夠註意到月球盈虧的變化。

多毛類蠕蟲 Platynereis dumerilii

地球上的所有生命都按照生物律動生活——每天、每年等等。月球(繞月)周期對於 海洋生物也很重要,其持續時間平均為 29.5 天。為了調整它們的「內部時鐘」,動物可以利用月光,但要做到這一點,它必須與明亮得多的太陽區分開來。

自然通訊】一篇新 文章的作者發現了一種調節這種迴圈的獨特裝置。他們研究了一種特殊的蛋白質——隱花色素,這種蛋白質存在於海洋多毛類蠕蟲(polychaete) Platynereis dumerilii 中。

隱花色素是在多種對光有反應的生物體中發現的極其重要的蛋白質。有時,隱花色素可以承擔另一種功能——就像鳥類一樣,它們在它們的幫助下「看到」磁場,這是它們長途飛行所需要的。

然而,科學家剛剛描述的隱花色素L-Cry海蟲卻是獨一無二的。眾所周知,它可以幫助 P. dumerilii 開始按時繁殖 - 像許多海洋居民一樣,它取決於月球周期。新出版物的作者已經確定了這種蛋白質的分子機制,這使其與其他隱花色素有很大區別。

科學家們使用冷凍電子顯微鏡——對深度冷凍後的分子進行研究,這使得它們能夠以最大分辨率獲得其結構。我們還需要了解 L-Cry 對光的反應。作者承認這並不容易,因為所有實驗都必須在黑暗或特殊的紅光下進行。否則,光敏蛋白可能會「暴露」,然後就不可能記錄所需的反應。另外,為了模仿海上真實的燈光,還需要巧妙地再現水柱中天體的光輝。

事實證明,在黑暗中,L-Cry 轉變為二聚體的形式——兩個相同的部份(亞基)透過不穩定的鍵相互連線。但一旦你用強光照射它,隱花色素就會分解成幾個部份——兩個單體。值得註意的是,對於其他隱花色素來說,情況恰恰相反:它們在光線下二聚化。

與此同時,L-Cry 亞基本身可以「感知」光——它們能夠在光線中單獨啟用。強光會「開啟」兩個子單元,而較弱的光(相當於月光)只會啟用一個子單元。

由於這些過程, P. dumerilii 不僅能感知光,還能區分月球和太陽。研究人員聲稱,這種蠕蟲甚至能註意到月相的變化,這對應於每月周期的不同時期和夜星的不同亮度。

這項新研究揭示了我們對海洋生命的了解還知之甚少,無論是在生物多樣性還是生物的分子組織層面。