太阳能动物电池：研究人员将藻类的叶绿体与仓鼠细胞结合起来

根据日本的一项新研究，来自藻类的制造能量的叶绿体已被植入仓鼠细胞，使仓鼠细胞能够进行光合作用。

以前，人们认为叶绿体（植物和藻类细胞中含有叶绿素的结构）与动物细胞结合是不可能的，而且叶绿体无法存活或发挥作用。然而，这项新的研究结果表明，光合作用至少持续了两天。该技术可用于人工组织工程。由于缺氧，组织可能难以生长，但加入叶绿体注入的细胞可以通过光照和光合作用提供氧气和能量。

你想用太阳能发电吗？如果像植物或藻类一样，躺在阳光下可以帮助你获得能量（不仅仅是因为所有的维生素D）呢？这听起来像是科幻小说，但一些动物已经学会了这个妙招。例如，巨型蛤蜊与藻类共生。藻类含有叶绿体，因此可以将光光合作用成食物和氧气。当蛤蜊为藻类提供家园时，藻类提供能量来帮助它们可爱的宿主茁壮成长。

然而，与植物和藻类不同，动物细胞不含叶绿体。直到现在，研究人员已经证明，将两者在功能上结合起来是可能的。

“据我们所知，这是首次报道在植入动物细胞的叶绿体中检测到光合电子传输，”东京大学的Sachihiro Matsunaga教授说，他是该研究论文的通讯作者。光合电子传递产生化学能，是植物和藻类许多细胞功能所必需的。“我们认为叶绿体在被引入动物细胞后几小时内就会被消化。然而，我们发现它们继续发挥作用长达两天，并且发生了光合作用的电子传递。”

研究小组将红藻的叶绿体植入从仓鼠身上提取的培养细胞中。研究人员通过几种成像技术，包括共聚焦显微镜、超分辨率显微镜和电子显微镜，检查了细胞内叶绿体的结构。他们还测量并证实了光合作用活动的电子传递是通过使用光脉冲（一种称为脉冲振幅调制荧光测定法的技术）发生的。

“我们相信这项工作将对细胞组织工程有用，”Matsunaga说。“实验室培养的组织，如人造器官、人造肉和皮肤片，都是由多层细胞组成的。但是，由于组织内的缺氧（低氧水平）阻碍了细胞分裂，因此它们的大小无法增加。通过混合叶绿体植入的细胞，氧气可以通过光合作用和光照射提供给细胞，从而改善组织内部的条件，促进生长，”他解释说。

该团队正在继续研究创造“动物”细胞，这种细胞可以为动物提供植物的有益特征。本研究发现，含有叶绿体的动物细胞生长速度加快，表明叶绿体为宿主细胞提供了碳源（燃料）。研究人员建议，未来的研究可以调查宿主细胞和叶绿体之间物质交换的过程，以及产生哪些额外的物质。

Matsunaga说：“我们希望动物细胞能够改变游戏规则，未来可以帮助我们实现‘绿色转型’，向碳中和社会转变。我们将继续开发创新的生物技术，以实现可持续发展社会和减少二氧化碳排放。”

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