为在光照不足、光合作用受限的环境中维持能量获取，一些植物和藻类会采用不同于常规的光捕获策略。大阪都大学研究团队报告称，他们在一种淡水真杆藻类中发现，生物可通过重新组织普通叶绿素a的排列方式，使其光合天线具备吸收远红光的能力，从而将远红光作为额外能量来源。研究成果发表在《美国化学会志》上。

研究人员指出，远红光通常超出许多生物光合作用的最佳吸收范围，但在阴暗森林或浑浊水域等环境中，远红光可能占据主导。大阪都大学理学院及人工光合作用研究中心副教授、第一作者藤井律子表示，多数蓝藻会使用特殊叶绿素来吸收远红光，而不少植物和藻类则通过将叶绿素a重新组织成协同组合体，使其光合天线能够吸收远红光。

由于叶绿素a本身并不吸收远红光，团队将研究对象锁定在淡水真杆藻类Trachydiscus minutus。该藻类会积累大量可利用远红光的光捕获蛋白，在低光环境中被认为尤为关键。藤井称，该生物产生一种被称为红移型小檗黄质-叶绿素蛋白（rVCP）的特殊光合天线，尽管仅含叶绿素a，却能够吸收远红光。

为解析其结构基础，研究人员使用冷冻电子显微镜以2.4埃分辨率确定了rVCP的结构。结果显示，rVCP形成一种此前未报道的组装方式：由两种不同异二聚体构成的四聚体。研究团队表示，这种独特组装使叶绿素a分子紧密排列，形成异常大的色素簇。

在机制层面，团队将结构数据与多尺度量子化学计算结合，以评估该结构对光吸收的影响。藤井表示，分析显示每个异二聚体内的三个叶绿素簇在吸收远红光中起主要作用；同时，这种吸收来源于多个叶绿素分子之间的能量离域，而非被认为可能驱动类似红移系统的电荷转移效应。

研究人员认为，上述结果揭示了一种不同于对色素进行化学修饰的调控路径：蛋白质骨架可通过精确控制相同叶绿素分子之间的相互作用来改变吸收光的“颜色”，从而解释相关生物在不利环境中的适应能力。

研究团队还提到，该发现可能具有应用层面的启示。部分真杆藻类因具备储存油脂的能力而被视为可持续生物能源生产的候选者；若能利用在远红光条件下仍可高效光合作用的生物，或可在传统条件不适合的环境中开展油脂生产。

此外，rVCP的特殊四聚体结构也被认为可为蛋白质设计提供参考。研究人员指出，由于色素排列受蛋白质序列决定，该结构框架可能为人工或增强光合系统的工程设计提供思路。

藤井表示，随着将光合作用扩展至远红光区域以提升整体光合产量的研究兴趣增加，团队下一步将聚焦该复合体如何将捕获的能量传递至光系统，以及如何进一步优化这一机制。