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这个海洋中的“霸道总裁”，贡献了全球每年20%的原初生产力( 二 )

生物学 中国科学院


但是对我们中国光合膜结构与功能研究影响最深刻的、影响最大的应该是在上个世纪1986年在美国召开的第七届光合作用大会 。
我非常荣幸 ， 邀请我作为一次大会报告会的女主席 ， 在这次大会上的报告邀请了德国马普生物物理研究所的哈特穆特·米歇尔团队 。

在会上报告了他们的紫色光合细菌反应中心光合膜蛋白空间结构的解析 ， 这是在科学前沿最富有挑战的领域里取得这样重大的突破 。
因为膜蛋白是脂质膜蛋白复合体 ， 它不溶于水 。
所以当时在晶体学生化和化学界都认为不溶于水的脂质膜蛋白不可能拿到结晶 。
但是哈特穆特·米歇尔把这种不可能变成了可能 。
也就说他们拿到了紫色光合细菌反应中心膜蛋白的晶体 ， 而且成功进行了X光衍射 ， 在原子水平阐明了它的空间结构 。
也就是在这样一个科学前沿 ， 这样一个最富有挑战领域取得这么大的突破 ， 在整个会场上沸腾了 ， 每个参会的科技工作者心里产生了巨大的震撼 。

两年以后 ， 他们获得了诺贝尔化学奖 。
这个会议开完以后 ， 我就回到了中国 。
我跟我的老师汤佩松先生汇报了这次国际光合作用大会最大的亮点和最大的突破 ， 就是德国马普学会米歇尔团队 ， 紫色光合细菌反应中心膜蛋白三维空间结构的解析 。
我觉得光合膜蛋白结构功能的研究太重要了 ， 但是国际上竞争太激烈 ， 难度也很大 。

汤佩松先生当时就给我下了决心 ， 就说再困难我们中国也要开展 ， 而且我们要进行学科交叉 ， 就把梁栋才先生和常文瑞先生请来了 。
我们四个人在汤先生家的书房里就开了一次会议 ， 决定了我们中国一定要开展光合膜蛋白结构功能的研究 ， 而且决定有钱也要做 ， 没有钱也要做 。
所以我们把这次在汤先生书房里头开的这次会议 ， 称为光合膜蛋白一次“世纪之约” 。 的会议 。
从那个时候就拉开了中国科学家参与世界科学前沿光合膜蛋白结构功能研究的序幕 。
紧接着就是植物所团队和生物领域团队紧密结合来开展光合作用 ， 光系统Ⅱ反应中心结构与功能的研究 。
我们摸索了五年没有突破 ， 后来得不到经费的支持 ， 这种结合也就停止了 。
但是我们光合膜蛋白的生化研究、功能研究一直在继续 。
光合膜蛋白空间结构的探索
我非常不甘心 ， 上个世纪九十年代末 ， 我主持了“973项目” ， 第一批光合作用的研究 。
我在这个项目里 ， 设立了第九子课题就是光合膜蛋白空间结构的研究 。
植物所和生物物理所又结合起来公关 ， 经费不够 ， 但得到“973”项目支持 ， 也得到中科院的支持和国家自然科学基金委员会的支持 。
经过五、六年生物物理所和植物所学科交叉 ， 我们终于突破了高等植物第一个植物光合膜蛋白捕光叶绿素a/b蛋白复合体空间结构的解析 。

国际同行认为这是光合作用的一次重大突破 ， 而且以全文的封面文章发表在Nature上 。

这之后 ， 中国科学院植物所的光合膜蛋白创新团队 ， 在2015年首次在原子水平上全面解析了光系统I及天线色素超分子蛋白复合体的空间结构 ， 以长文形式发表在science杂志封面上 。
为阐明光系统I高效吸能、传能、转能的微观机理打下了很好的基础 。
国际同行给予了很高的评价 ， 认为这是一项里程碑性质的工作 ， 而且认为是一项真正的突破 ， 是一项典范的研究工作 。

同时在Science的同期刊物上 ， 邀请国际同行专家撰写了专题评论的文章 ， 给予了高度的评价 。
我们团队在高等植物研究的基础上 ， 同时把目标聚集在海洋光合生物 ， 特别是硅藻 。
硅藻它在海洋里头有数万种 。
有人说 ， 硅藻是海洋中的“霸道总裁” ， 因为它占海洋生物合成原初生产力的40% ， 对全球来讲是20% 。

而且它在碳、氮、磷、氧、硅等元素的循环中也起很大的作用 ， 它有很强的光合作用能力 。
它的外壳本身就是二氧化硅就是天然的纳米材料 。
它是浮游生物 ， 在海洋的一定深度光质光量衰减 ， 它能吸收绿光 。
高等植物看到是绿色的一片片的麦田、一片片的森林 。
但是高等植物它进行光合作用主要吸收蓝光和红光 ， 而绿光基本上不吸收 。
所以绿光反射 ， 我们看到高等植物是绿色的 。
但是硅藻 ， 它在海洋的深处只有蓝光和绿光 ， 它能吸收绿光 ， 它的机制是什么？

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