叶绿素f

8月19日，国际顶级学术期刊Science刊登了 澳大利亚悉尼大学 陈敏（Min Chen）博士等研究人员的最新成果"A Red-Shifted Chlorophyll"。该研究发现了一种能吸收 红外光谱的叶绿素，这也是迄今为止发现的 第五种叶绿素。这一发现在国内外学界引起了极大反响。借此机会 生物谷Bioon.com有幸专访到陈敏博士，陈博士就第五种叶绿素的发现过程及对 未来生物能源领域的影响做了展望。编辑特整理成稿，与 大家一起来分享这 一振奋人心的发现。

生物谷：叶绿素f的发现，是一次科学偶然吗？可以分享一下你们的发现之旅吗？

陈 敏：没错。的确是偶然所得。当时我们在西澳大利亚鲨鱼湾的"层叠石"（strmoatolite）中寻找含有叶绿素d的生物，通过高效液相色谱 （HPLC）分离我们注意到了一种新组分，它具有独特的光谱特性（unique spectral properties）。让我们惊喜的它完全是新的，未被报道的。进一步化学结构和光谱分析证实了这是一种未知的叶绿素。基于叶绿素的发现顺序，我们把它 命名为叶绿素f（Chl f）。

生物谷：与之前的叶绿素相比， 叶绿素f有什么特别之处？

陈敏：多数叶绿素仅可以利用400-700nm的可见光，对叶绿素f最感兴趣是它的红移（red-shifted）吸收光谱特性，也就是说叶绿素f的吸收光谱可以延伸到近红外的范围内（beyond of visible light region）。

生物谷：您刚才说叶绿素f的命名是按照叶绿素的发现顺序命名，同时您最新Science文章称这是发现的第五种化学结构上截然不同的叶绿素，那为什么不命名为叶绿素e，而是叶绿素f呢？

陈 敏：1948年哈罗德.斯特兰（Harord Strain）的未公开发表的一些数据，提到了叶绿素e。同时在1950-1970年间的一些论著的章节中也提到了叶绿素e。但是叶绿色e的特征并不明 确，它的化学结构和功能仍不确定。为了区别于它，我们将新发现的叶绿素命名叶绿素f。

或许，"真正"的叶绿素e仍待发现。

生物谷：叶绿素f的发现可能会改变参与光合作用的一些基本观点，可以给我们一些提示吗？

陈 敏：叶绿素f的发现可能对传统的光合作用理论是一次挑战，它突破了光合作用发生的物理极限（physical limit）。叶绿素f使那些利用光合作用的生物的可利用光范围更宽，因此，更多太阳光能够被光合作用所利用，光合作用的效率或因吸收光谱波段的拓宽而提 高。太阳光唯一从地球以外获取的是免费能量，但其中可见光仅占了40%，超过一半以上的光线的波长都在可见光范围以外。叶绿素f提供了一种覆盖更广太阳光 光谱区的机会。

生物谷：叶绿素受到的关注离不开光合作用，对光合作用研究与当前能源问题息息相关。您如何看待叶绿素f在生物能源的应用前景？

陈敏：叶绿素f发现为那些致力于生物能源应用的科学家打开了新思路。未来一段时间我们需要对这一领域有更深入的研究，从而进一步理解和改进光合作用在生物能源应用领域的应用。但是，我相信，吸收光谱范围的扩大，光合反应会有更高的能量产出。

生物谷：继这一重大发现后，您所带领团队下一阶段最重要的研究目标是什么呢？

陈敏：我们将进一步了解这种新叶绿素在光合作用中的功能以及它的生化反应机制。我们希望对其分子机理机制的探求（比如说利用叶绿素f的光合作用的分子反应机制和机构基础）可以帮助我们开发一种全新光合作用的系统，探讨它在生物能源方面的应用等。

生物谷： 什么让您对光合作用的相关研究如此感兴趣？

陈敏：光 合作用是自然界最重要的反应之一。光合反应过程中氧气的产生对生命起源意义重大，同样也是当前生态系统平衡的基础。另外，光合作用固定导致全球气候变暖的 温室气体CO2。对光合作用的分子反应机制的研究可能会为我们更好理解生态圈并达到一个新的平衡点提供可能。此外，我个人对颜色十分着迷，特别是绿色，而 叶绿素恰是光合作用中生命的血液。

生物谷：上世纪八十年代，您在东北师范大学完成了本科、硕士的学习，现在还常去母校看看吗？有没有打算重新回到祖国从事科研工作？

陈敏：自 从我1987年从母校东北师范大学毕业以后，回去过几次。现在，我仍然有许多朋友在长春。我非常想念他们。我十分希望有更多机会与老朋友们在共同兴趣下一 起工作。尽管我大部分时间在海外，但是仍与国内科学家

1、麻省理工学院的张曙光（音译）则认为，它可以直接使用叶绿素来改进其正在研制的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。张曙光以前曾经尝试过使用菠菜叶中的蛋白photosystem I来制造太阳能电池，该蛋白中包含有大约200多个能够聚光的叶绿素分子。

2、英国伦敦帝国理工学院的詹姆斯·巴伯表示，将这种新叶绿素添加到太阳能电池上可以起到一定作用：拥有能吸收不同波长光线的不同类型叶绿素，太阳能电池就能够捕捉到更大范围的太阳光线，这对太阳能电池的设计和人造光合作用技术等来说都非常重要。

3、张曙光也对此表示同意，目前他正同染料敏化太阳能电池之父、瑞士理工学院教授迈克尔·格兰泽尔研发低成本的染料敏化太阳能电池，该电池将使用无机的分子染料来吸收太阳光线，与叶绿素吸收太阳光线的方式如出一辙。他们正在探索该新型太阳能电池模式是否能够使用蓝细菌的光系统来替代无机的分子染料。

4、新叶绿素的发现对生物进化研究而言也有重大意义，在地球形成之初，厌氧的蓝细菌统治了地球，它能够吸收红外线波长的光线，但是现在地球上生活的喜氧细菌都依靠可见光来生存，很少有生物能够吸收0.7微米到0.8微米范围内的太阳光。