科学家发现光可以调节藻细胞对壁面的吸附能力

时间：2018-05-11    【原创】

来自德国的马·普动力学与自组织系统研究所科学家发现微藻附壁的现象可以通过光进行控制。实验表明在白光条件下，衣藻表现出对壁面强烈的吸附力。在红光条件下，藻细胞几乎不吸附在物体表面。长久以来大家都知道微藻具有趋光性，但却不知道藻细胞对壁面的贴附机制可以用光进行控制。

检测衣藻对壁面吸附力的装置

检测吸附力的原理示意图

通过进一步的研究，发现衣藻在蓝光条件下，会强烈的吸附于壁面。微藻使用特定光敏感蛋白来感知光线，这种“光调节开关”对壁面的吸附机制可能是微藻进化的产物。不同于海洋微藻，衣藻很多生活在潮湿的泥土中，被泥土表面掩盖，如果这些泥土表面受到阳光照射，这藻细胞会开启对壁面吸附的机制，藻细胞会紧紧贴在这些泥土表面，获得光照，进行光合作用。

不同波长光下藻细胞表现出来的吸附力（基本上波长越短，吸附力越强）

光开-关控制藻细胞的对壁面的吸附

这些结果并不能为藻细胞不贴壁的问题（微藻贴壁会造成光线无法进入到培养液中）提供解决方案，因为微藻还需要部分蓝光来进行光合作用。科学家正在寻找出是藻细胞内的那一个蓝光感知元件（光敏性蛋白）触发了细胞启动吸附能力，如果我们能对此元件进行修饰，或许可能解决藻细胞贴壁的问题。

为什么要研究绿藻的吸附机制。研究团队表示“对于微小的细胞而言，这种吸附力太大了，我们对这种现象非常感兴趣，同时藻细胞鞭毛的构成原理与人体内肺部纤维的组成方式非常相似”

该团队同时对解决微藻养殖过程中藻膜的形成非常感兴趣，正在研究是否可以通过除光调节外的其他方式进行解决，例如在反应器表面引入弱电荷。在很多应用中生物膜是一个很麻烦的问题，假如我们可以阻止微生物贴壁并避免形成生物膜，这将在医药、生物技术和化学工程等各方面产生重要的应用价值。

来源：Adhesion ofChlamydomonasmicroalgae to surfaces is switchable by light. NaturePhysics, 2017