葉綠素?zé)晒馀c外星生命探索

M矮星是我們銀河系最常見的恒星，其中40%的M矮星有“超級(jí)地球”環(huán)繞，成為科學(xué)家外星生命探索關(guān)注的熱點(diǎn)。這些M矮星系及其超級(jí)地球行星是否存在生命？如何存在？是否適合居住？

“萬物生長(zhǎng)靠太陽”，M矮星光譜區(qū)別于太陽光譜，主要表現(xiàn)為更強(qiáng)的紅外光譜、很低的PAR（光合有效輻射光譜，400-700nm）。意大利天文觀測(cè)與生命科學(xué)研究人員為此在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)，通過模擬太陽光、FR（750nm）、模擬M矮星光譜，檢測(cè)藍(lán)藻能否在M矮星光照下正常光合作用。實(shí)驗(yàn)采用了一種可合成葉綠素d和f的藍(lán)藻，這種藍(lán)藻可以利用750nm遠(yuǎn)紅光進(jìn)行放氧光合作用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只有能夠合成葉綠素d和f的藍(lán)藻才能夠在遠(yuǎn)紅光下生存并進(jìn)行光合作用；令人吃驚的是，所有實(shí)驗(yàn)藍(lán)藻，包括能夠合成葉綠素d和f的藍(lán)藻、對(duì)照組（不能合成葉綠素d和f）都能夠在M矮星光譜下進(jìn)行生長(zhǎng)和正常的光合作用，表現(xiàn)為類似的Fv/Fm（葉綠素?zé)晒庵笖?shù)，反應(yīng)光合效率）、隨著培養(yǎng)時(shí)間增大而提高的Fo（反映藻類的增長(zhǎng)——葉綠素含量的增長(zhǎng)）。研究成果發(fā)表于《life》（Riccardo Dlaudi, etc. Super-Earths, M Dwarfs, and Photosynthetic Organisms: Habitability in the Lab. Life, 2021）。

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)被稱為植物光合作用的靈敏探針，廣泛應(yīng)用于光合生理研究、遺傳育種與植物表型組學(xué)研究、生態(tài)毒理學(xué)研究乃至太空生物學(xué)研究等。下圖為易科泰生態(tài)技術(shù)公司EcoTech^®實(shí)驗(yàn)室人員與中科院植物所研究人員一起，利用FluorTron^®多功能高光譜成像技術(shù)和葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)，對(duì)瓊脂培養(yǎng)藍(lán)藻和擬南芥進(jìn)行的成像分析結(jié)果：