光で自己修復する「光合成する目」の着想研究 (What if your eyes could use light to heal themselves?)

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2026-05-16 シンガポール国立大学(NUS)

シンガポール国立大学(NUS)の研究チームは、光合成を行う“眼”を持つ微小生物の仕組みを解明した。研究対象は単細胞生物「ワルキンギア属」に近縁の海洋プランクトンで、光を感知する細胞構造と光合成機能が密接に結び付いていることを発見した。通常、眼は光を感知する器官であり、光合成は葉緑体などで行われるが、本研究では光感知とエネルギー生産が統合された特殊構造が確認された。研究チームは、高度な顕微鏡解析や分子生物学的手法を用いて、この“光合成する眼”が光の方向を検知しながら効率的にエネルギーを獲得する仕組みを解析した。成果は、単細胞生物における感覚器官進化や、初期真核生物における光利用戦略の理解を深めるものとされる。また、生物が感覚機能と代謝機能を統合する進化的可能性を示す発見として注目されている。

<関連情報>

哺乳類の眼の光合成のための光依存性反応の移植 Transplanting light-dependent reactions for mammalian eye photosynthesis

Kuoran Xing (邢阔然) ∙ Yan Yan (严炎) ∙ Ziyu Zhu (朱子羽) ∙ … ∙ Xiao Sun (孙晓) ∙ Juan Ye (叶娟) ∙ David Tai Leong (梁大卫)
Cell  Published:May 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.034

Graphical abstract

光で自己修復する「光合成する目」の着想研究 (What if your eyes could use light to heal themselves?)

Highlights

  • Light-dependent reactions of the nanosized thylakoid grana are functionally preserved
  • NADPH are orthogonally photosynthesized regardless of the inflammatory state of the cells
  • NADPH drives antioxidant machinery intracellularly and extracellularly
  • Intracellular thylakoid grana (LEAF) behave like a temporary neo-organelle in the animal cell

Summary

Mammalian eyes are exposed to visible light but cannot perform photosynthesis. Here, we show that introducing a nanoscale, structurally and functionally preserved thylakoid system, LEAF (light-reaction enriched thylakoid NADPH-foundry), into corneal cells enables light-driven bona fide photosynthetic production of NADPH and ATP, similar to plant leaves, which alleviates oxidative stress and inflammation. LEAF acts in two domains. Intracellularly, it integrates with host cells to supply NADPH and ATP via intact photosynthetic electron transport, restoring redox balance. Extracellularly, photosynthesized NADPH enhances endogeneous antioxidant enzyme activity and reduces reactive oxygen species in the local environment. These results establish a strategy for using light as an energy input in mammalian metabolic systems and suggest a possible cross-kingdom, endosymbiosis-like interaction in which animal cells derive functional benefits from plant-derived photosynthetic neo-organelles.

生物工学一般
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