在這個(gè)多細(xì)胞團(tuán)藻中，新型光感受器2c-cyclop被熒光標(biāo)記(綠色)。
和陸地植物一樣，藻類也將陽(yáng)光作為能量的來(lái)源。許多活躍在水中的綠藻既可以主動(dòng)靠近光源，也可以在需要時(shí)遠(yuǎn)離光。為此，它們使用了特殊的傳感器(光感受器)來(lái)感知光線。
經(jīng)過數(shù)十年的研究，曾就職于德國(guó)普朗克生物物理研究所的Georg Nagel和他的同事們?cè)?002年于藻類中發(fā)現(xiàn)并鑒定了兩種光敏感通道（channelrhodopsins ）。這些離子通道會(huì)在吸收光線后，打開并運(yùn)輸離子。它們是以人和動(dòng)物的視覺色素——視紫紅質(zhì)（rhodopsins）命名的。
近日，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了藻類的第三只“眼睛”：一種具有意想不到特性的新型光感受器。Armin Hallmann教授(比勒費(fèi)爾德大學(xué))和 Georg Nagel 教授(維爾茲堡大學(xué))的研究小組在《BMC生物學(xué)》雜志上報(bào)道了這一發(fā)現(xiàn)。
令人驚訝的是，這種新的光感受器不是被光激活，而是被其抑制。它是一種鳥苷酸環(huán)化酶，是合成重要信使cGMP（環(huán)磷酸鳥苷）的酶。當(dāng)暴露在光線下時(shí)，cGMP的產(chǎn)生會(huì)嚴(yán)重減少，濃度降低——而這正是人類眼中的視紫紅質(zhì)吸收光線時(shí)所發(fā)生的事情。
研究人員將這種新型光感受器命名為“雙組分環(huán)化酶視蛋白（Two Component Cyclase Opsin）”，簡(jiǎn)稱為2c-cyclop，它受到光和分子ATP的調(diào)節(jié)。這種“雙組分體系（two component systems）”在細(xì)菌中已經(jīng)廣為人知，但在高級(jí)進(jìn)化的細(xì)胞中還不為人所知。
Georg Nagel解釋說:“多年來(lái)，遺傳數(shù)據(jù)表明，在綠藻中，2c-cyclop的數(shù)量肯定比之前描述的兩種要多得多?！薄按饲斑€沒有人能證明這種新型光感受器的功能?！盢agels的合作研究員高世強(qiáng)（音譯）博士說。只有Bielefeld和Würzburg的研究小組成功地做到了這一點(diǎn):他們?cè)诜侵拮傅穆涯讣?xì)胞和球形藻類團(tuán)藻中植入了2c-cyclop。在這兩種情況下，接受“移植”的細(xì)胞都顯示和表征了2c-cyclop的功能。
作者認(rèn)為2c-Cyclop為光遺傳學(xué)提供了新的機(jī)會(huì)。用這種方法，活組織和有機(jī)體的活動(dòng)可以受到光信號(hào)的影響。此前，科學(xué)家們已經(jīng)通過光遺傳學(xué)的方法闡明了細(xì)胞中的許多基本生物學(xué)過程。例如，它為帕金森病和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制研究提供了新的見解。