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  在小学课本上，我们就知道植物细胞里有许多叶绿体。它们就像是细胞中的农民，勤勤恳恳地工作，通过光合作用，将光能转化为化学能，供生物体使用。

▲叶绿体的存在，让整个世界变得绿意盎然（图片来源：Pixabay）

然而，遇到侵略自己家园的外敌，再温顺的人，也有血性的一面。叶绿体也同样如此。最近，伦敦帝国学院（Imperial College London）的一支研究团队发现，在马铃薯致病疫霉（Phytophthora infestans）的感染下，叶绿体会主动移动到感染的位置，用自己的躯体组成防御阵线。

说到致病疫霉，许多读者朋友们可能会感到陌生。但事实上，这种病原体会引起马铃薯的枯萎，带来极大的经济影响。从病理上看，这种病原体会伸出“触手”，穿透植物细胞，造成破坏。

▲致病疫霉会对马铃薯等作物造成极大的影响（图片来源：Rasbak [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons）

有趣的是，之前的一些研究发现，植物的免疫系统会让叶绿体摇身一变，化身防御卫士。它们会暂停光合作用，并分泌一些防御性激素的前体。这些结果表明，叶绿体是植物防御机制中的一环。

为了更好地理解叶绿体对致病疫霉的防御效果，科学家们开展了一项研究。在植物学研究的模式生物之一烟草里，他们引入了一种能在叶绿体基质里表达的绿色荧光蛋白。也就是说，在显微镜下，叶绿体能发出特定的荧光，方便研究人员们追踪。

随后，科学家们让烟草感染了致病疫霉。后续分析结果发现，叶绿体会聚集在感染的位点附近，并将致病菌的“触手”紧紧包围，防止他们造成进一步的破坏。

▲叶绿体（绿色）前往“触手”（红色）处（图片来源：参考资料[1]）

▲看下三维结构图。叶绿体为黄色，“触手”为紫红色（图片来源：参考资料[1]）

可不要以为这些叶绿体只是傻呵呵的冲上去当肉盾。相反，它们可是拥有“生化武器”的可怕防御者。研究人员们指出，这些叶绿体会释放出光合作用过程中具有毒性的副产物，对病菌的“触手”进行杀伤。

更有趣的是，叶绿体还会对病原体进行物理攻击。在观察中，研究人员们发现了两次罕见的现象——在叶绿体的合力冲击下，病原体的“触手”不堪重负，被活生生压垮。研究人员们在论文中指出，这些结果表明叶绿体在抗击入侵者方面，不仅拥有“生化武器库”，还可能提供机械力（mechanical means）方面的协助。

▲叶绿体（黄色）会发起集体冲锋（图片来源：参考资料[1]）

▲研究人员们也看到了“触手”（箭头标出）被“压垮”的过程（图片来源：参考资料[1]）

这些叶绿体是如何知道细胞被感染的呢？研究人员们也在论文中进行了探讨。他们指出，在通常情况下，叶绿体会移动到细胞内“朝向”比较好的地方，接受更多的阳光，从而更好地进行光合作用。一种叫做CHUP1的蛋白质，在叶绿体向光源的移动上，起到了关键作用。

研究人员们通过实验证实，这种蛋白也是叶绿体前往受感染区域的关键。当编码CHUP1的基因的表达被“沉默”后，叶绿体果然就失去了及时应对感染的能力。因此，叶绿体的千里驰援，需要CHUP1蛋白的协助。

▲几十亿年的共同演化，叶绿体依旧保留着蓝细菌的“野性”（图片来源：Kelvinsong [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons）

本研究的通讯作者Tolga Bozkurt教授表示，他对叶绿体展现出的动态表示“震惊”。目前的主流观点认为，叶绿体是被远古时代的细胞纳入体内，共同生存的一种蓝细菌。而其在对抗病原体感染中展现出的活力，则提醒我们，它们原本是一类自在生活的生物。

在论文的最后，科学家们指出，这些结果再次证明叶绿体是植物防御系统中的关键一环。而对于我们普通读者来说，这项研究则告诉我们，自然中还有许多看起来不可思议的事情，等着我们去挖掘，去探索。