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在海虫中发现了一种区分月光和阳光的蛋白质

2023-12-08动物

许多海洋居民根据月球周期调整自己的生物节律。生物学家最近发现多毛类蠕虫 Platynereis dumerilii 如何利用其独特的蛋白质隐花色素来达到这一目的。它在光线下被完全或部分激活,具体取决于月光还是阳光落在蠕虫上。在隐花色素的帮助下,多毛类动物甚至能够注意到月球盈亏的变化。

多毛类蠕虫 Platynereis dumerilii

地球上的所有生命都按照生物节律生活——每天、每年等等。月球(绕月)周期对于 海洋生物也很重要,其持续时间平均为 29.5 天。为了调整它们的「内部时钟」,动物可以利用月光,但要做到这一点,它必须与明亮得多的太阳区分开来。

自然通讯】一篇新 文章的作者发现了一种调节这种循环的独特装置。他们研究了一种特殊的蛋白质——隐花色素,这种蛋白质存在于海洋多毛类蠕虫(polychaete) Platynereis dumerilii 中。

隐花色素是在多种对光有反应的生物体中发现的极其重要的蛋白质。有时,隐花色素可以承担另一种功能——就像鸟类一样,它们在它们的帮助下「看到」磁场,这是它们长途飞行所需要的。

然而,科学家刚刚描述的隐花色素L-Cry海虫却是独一无二的。众所周知,它可以帮助 P. dumerilii 开始按时繁殖 - 像许多海洋居民一样,它取决于月球周期。新出版物的作者已经确定了这种蛋白质的分子机制,这使其与其他隐花色素有很大区别。

科学家们使用冷冻电子显微镜——对深度冷冻后的分子进行研究,这使得它们能够以最大分辨率获得其结构。我们还需要了解 L-Cry 对光的反应。作者承认这并不容易,因为所有实验都必须在黑暗或特殊的红光下进行。否则,光敏蛋白可能会「暴露」,然后就不可能记录所需的反应。另外,为了模仿海上真实的灯光,还需要巧妙地再现水柱中天体的光辉。

事实证明,在黑暗中,L-Cry 转变为二聚体的形式——两个相同的部分(亚基)通过不稳定的键相互连接。但一旦你用强光照射它,隐花色素就会分解成几个部分——两个单体。值得注意的是,对于其他隐花色素来说,情况恰恰相反:它们在光线下二聚化。

与此同时,L-Cry 亚基本身可以「感知」光——它们能够在光线中单独激活。强光会「打开」两个子单元,而较弱的光(相当于月光)只会激活一个子单元。

由于这些过程, P. dumerilii 不仅能感知光,还能区分月球和太阳。研究人员声称,这种蠕虫甚至能注意到月相的变化,这对应于每月周期的不同时期和夜星的不同亮度。

这项新研究揭示了我们对海洋生命的了解还知之甚少,无论是在生物多样性还是生物的分子组织层面。