近日，我校生命科学学院万迎朗教授团队以《Clarifying chloroplast-related organelles in animals: kleptoplasts and kleptosomes》为题，在Cell Press旗下学术期刊《Trends in Plant Science》发表Forum综述。文章系统梳理了动物细胞内与叶绿体密切相关的两种结构——kleptoplasts与kleptosomes的研究现状、形成机理及其在合成生物学中的潜在应用。
2025年，《细胞》杂志封面研究揭示了重要突破：科研人员在具有光合能力的绿叶海天牛（Elysia crispata）体内首次鉴定出一种全新的细胞器——“盗食体”。该结构来源于宿主细胞，能包裹并稳定维持从藻类获取的叶绿体，从而解答了动物如何实现光合作用这一长达数十年的科学问题，并为合成生物学及医学应用提供了崭新思路。
早在1970年代，研究就已发现囊舌目海蛞蝓（如绿叶海天牛）能够通过摄食藻类，将其叶绿体保留在体内并维持其功能，该现象被称作“盗食质体现象”。然而，叶绿体的正常运作依赖于藻类细胞核基因与叶绿体基因的共同调控，一旦脱离藻类细胞，它们为何仍能在动物细胞中保持活性，一直是未解之谜。
以往研究虽注意到动物细胞内的叶绿体常被额外膜结构包围，但对其本质并不明确。随着高压冷冻固定等技术的应用，研究人员在Elysia timida体内识别出由宿主细胞来源的第三层膜。随后，哈佛大学团队利用荧光标记技术进一步证实，该膜上富含Rab7、VHA质子泵、P2X4 ATP转运蛋白等功能蛋白，共同构成一个完整的“光合调控单元”——即“盗食体”。这一发现不仅更新了对动物细胞器的理解，也为合成生物学提供了新策略。研究团队指出，未来或可通过基因编辑技术，将改造后的叶绿体导入动物“底盘细胞”，构建能够利用光能的新型细胞体系。此类“光合型底盘细胞”兼具植物的能量转化能力与动物细胞的生物适应性，其低免疫原性特征有望推动其在生物医学领域的应用。对“盗食体”及其维持机制的深入解析，正逐步推动“动物直接利用太阳能”从设想走向现实。
我校生命科学学院青年教师周广振为论文第一作者，万迎朗教授和德国波恩大学Frantisek Baluska教授为共同通讯作者，该研究得到了星空游戏官方人才引进项目的资助。
论文网址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138525003607?dgcid=coauthor
