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  • 生物学家在高山植物中发现稀有和不稳定的矿物

  • 责任编辑:kasa11 来源: 科技狗 2018-03-08 15:42:43
  •   来自英国剑桥大学的一组生物学家发现,一种非常稀有且不稳定的矿物,称为vaterite,是在许多高山植物的叶子上形成的保护银白色外壳的主要成分。研究结果发表在《植物志》上。

      Saxifraga sempervivum是剑桥大学植物园里的一种高山植物,它生产的是纯vaterite。

      天然的vaterite是碳酸钙的一种形式,在地球上很少被发现。

      在一些海洋和淡水甲壳动物、鸟卵、鲑鱼的内耳、陨石和岩石中发现了少量的vaterite晶体。

      这是第一次发现这种矿物的数量如此之大,而且第一次发现它与植物有关。

      研究报告的第一作者雷蒙德·怀特曼博士说:“Vaterite通常与外太空有关,并在太阳系和陨石中被发现。”

      “在地球潮湿的大气中,Vaterite并不十分稳定,因为它通常会转化成更常见的碳酸钙,如方解石。”这使得我们在植物叶片表面发现了大量的vaterite,这更加令人惊叹。

      他对制药工业很感兴趣。生物化学家正致力于合成vaterite,因为它有可能用于药物传递,但这并不容易。

      “Vaterite具有特殊的特性,因为它的高承载能力、细胞的高吸收能力以及它的溶解性特性,使它成为药物的潜在优势载体,使它能够为患者提供持续和有针对性的治疗药物。”

      “例如,含有抗癌药物的vaterite纳米颗粒似乎只会在癌症部位缓慢释放药物,从而限制药物的副作用。”

      怀特曼博士和他的同事保罗·阿斯顿和西蒙·沃利斯,在尽可能多的物种范围内开始采样。

      这种植物材料的显微镜分析发现,一些植物从叶子边缘的“白垩腺体”(hydathodes)中渗出vaterite。

      然后我们注意到一个模式出现了。这些植物产生的vaterite来自于Saxifraga的一段叫做卟啉。此外,尽管这一节中许多物种和方解石一起生产了vaterite,但至少有一个物种,Saxifraga sempervivum,它生产的是纯净的vaterite,”Wallis说。

      那么,为什么这些物种会产生碳酸钙晶体外壳呢?为什么会有一些外壳方解石和其他的?

      该研究的作者希望通过进一步分析Saxifraga组的叶片解剖来回答这个问题。

      “我们怀疑,在更多的植物物种中,可能存在着vaterite,但当暴露在风雨中,这种不稳定的矿物质会被转化为方解石。”这也可能是为什么一些植物同时有了vaterite和calcite的原因,”他们说。

      显微镜研究也发现了一些新的细胞结构。

      除了生产vaterite外,Saxifraga scardica还有一种特殊的组织围绕着叶片边缘,似乎可以将光线从边缘转移到叶子上。这些细胞似乎正在产生新的细胞壁结构以达到这种偏转。这可能是为了帮助植物收集更多的光线,特别是如果它在部分阴影环境中生长,”Aston说。

      研究人员认为,有一天,Saxifrages的新型细胞壁结构将有助于为通讯电缆和光纤等工业制造新的生物激发光学器件和光子结构。

      “我们预计可能会有其他的植物也会产生vaterite,并有特殊的叶子结构,它们在像阿尔卑斯地区这样的恶劣环境中进化,”Aston说。

      “我们将要研究的下一个物种是Saxifraga lolaensis,它有非常小的叶子,组织细胞类型,以前没有在叶子上看到过,我们认为这将揭示更多关于植物复杂性的迷人秘密。”

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