釀酒師或麵包師都會告訴你，酵母對光線非常敏感。光線會殺死它，讓你的麵包或啤酒變得平淡無味。但在一項新研究中，喬治亞理工學院的科學家們改造了酵母，使其不僅能在光下生存，還能在光下茁壯成長。研究小組表示，這項技術非常簡單，不僅能幫助我們了解演化，還能製造出更好的啤酒和生質燃料。

研究人員編輯了酵母的基因，使其成為光營養體–一種捕捉光線並利用光線產生能量的生物。植物當然是最著名的例子，但其他例子也包括藻類和某些類型的細菌。大多數情況下，這種能力是透過複雜的分子機制產生的，而將這種機制植入沒有適當遺傳背景的生物體中太麻煩了。

在這項新的研究中，研究小組為酵母提供了一個簡單得多的工具–一種稱為”視紫質”的蛋白質。它們不僅自成一體，而且其基因還可以透過一種稱為水平基因轉移的過程，像交易卡片一樣在生物體之間自然而然地傳遞。這種機制是抗生素抗藥性等過程中的重要因素。

研究的第一作者秋-彼得森（Autumn Peterson）說：”在生命樹上到處都能發現犀牛蛋白，顯然是生物在進化過程中相互獲取基因而獲得的。”

研究團隊從一種寄生真菌中合成了一種荷瘤蛋白基因，並將其植入酵母細胞中一種名為液泡的細胞器中。即使沒有任何優化，酵母也能從光中產生能量，以補充其通常從氧氣中獲得的能量。在光照下，經過編輯的酵母比天然酵母的生長速度快約2%，而且比在黑暗中保存的經過編輯的酵母表現更好。

這項研究的通訊作者安東尼-伯內蒂（Anthony Burnetti）說：”在這裡，我們有一個單一基因，我們只是把它跨越上下文拉到一個以前從未有過光營養體的品系中，而它就是起作用了。研究報告的通訊作者安東尼-伯內蒂說：”這說明，這種系統在新物體中確實很容易發揮作用，至少有時是如此。”

研究小組表示，這項研究可以幫助科學家設計出更多高產量的酵母菌株，用於從啤酒到生質燃料的各種用途。但他們的目標尤其是利用它來研究演化，特別是研究生命如何實現從單細胞到多細胞形式的巨大飛躍。去年，研究團隊嘗試了一些人工自然選擇的方法，經過數千代的培育，酵母長大了2萬倍，堅韌了1萬倍，形成了群聚的菌落，開始顯示出多細胞的一些特性。

該計畫面臨的主要挑戰之一是為生長中的酵母提供足夠的能量。氧氣是酵母菌的主要能量來源，但隨著酵母菌結構的不斷增大，氧氣的擴散也變得越來越困難。他們下一步的工作是嘗試用趨光性酵母菌進行多細胞演化實驗，看看是否有更多的能量生產選擇能促進微生物的生長。

這項研究發表在《當代生物學》（Current Biology）雜誌。