真核生物也能固氮？硝质体改写生命固氮规则！

什么是固氮呢？说起来很简单，就是从我们空气里边把氮气拿出来，变成我们生物体能够利用的这样一些含氮的化合物，比如说氨、硝酸盐等等之类的。一直以来，科学家认为只有古菌还有细菌这些特别简单的东西才能够固氮。比如说我们很熟悉的蓝藻（蓝细菌），它就会形成异形胞，它可以放弃晒太阳的能力，变得专门去吸收氮气，然后转化成为氮肥，供前后左右的所有蓝细菌一起生长，这是一种方式。另外一种就是我们熟悉的大豆，大豆之所以能够长得那么快，它们的蛋白质含量可以这么高，就是因为有一种叫做根瘤菌的革兰氏阴性细菌，它可以和它们的根部共生在一起，帮助它们源源不断地提供氮肥，所以说大豆可以长得很快，而且还可以产生足够足够的蛋白质。

直到 2024 年，两篇顶刊文章发布出来，才告诉我们说：谁说真核细胞不能够固氮的？海洋里边有一种真核的藻类，它里边就已经含有一个叫做硝质体的细胞器。这个是由乔纳森・泽尔，就是这位老先生研究组发现的。

这是一个很漫长的过程，他从 1998 年的时候，当年还很年轻的乔纳森・泽尔，就在海洋里边发现了一段小小的 DNA，他觉得这段 DNA 具有固氮的能力和潜力，但是他不知道这个基因从哪来的，他就命名这一段基因的主人叫做 UCYN-A。后来他终于找到了这样一个对应的、他认为的细菌，这样一个对应的宿主。2012 年的时候，他们进一步发现这样一个细菌好像跟一种叫做贝氏布拉藻的真核藻类，它们是紧密共生在一起的，它们互相扶持，是一种共生关系。但是到了 2024 年的时候，这样一个认识进一步深入下去，发现它们不是简单的共生在一起，而它们已经是一体，就好像是一男一女谈恋爱，谈了很长时间以后，终于决定我们两个要走到一起了，然后形成一个家庭，就是这样的一个变化。2024 年我们知道它们已经是一家人了。

那么怎么样通过实验发现的呢？他们用了两种特别先进的方式：一种是软 X 射线的断层扫描，直接看到了一个贝氏布拉藻，它在分裂前，会将红色的这样一个硝质体先一分为二，复制两份，然后在分裂的时候，平均地分到两个细胞里边去，保证所有子代细胞里边都会有这个细胞器，这是第一个方法；第二个是用蛋白质组学研究以后发现，这样一个红色的硝质体，它生长生活时候所需要的蛋白质里边，50% 以上是由贝氏布拉藻提供的，它没有独立生活能力，完全是要和这样一个宿主完全共生在一起的。所以说通过一系列实验，还有另外一篇生理方面的实验，最后证明，第一种固氮的细胞器确实是存在的。

这样的一个发现本身很重要，因为我们可以把它放到各种各样的植物里边去，各种高等生物里边去，以后我们是不是就可以少放氮肥了？它自己就可以自产自销，这个是非常非常重要的事情。但是另外一件事情，它其实在提醒我们，真核生物，包括我们在座的所有小伙伴在内的真核生物，我们的能力可能不止眼前这样的一个水平，我们是完全有可能通过提供新的细胞器强化我们，我们也可以在生物层面上增强我们，让我们变成不一样的存在。