有兩個「魯必斯科」要做什麼？
學過光合作用的人應該都知道，在「碳反應」裡面有一個很重要的酵素叫做「魯必斯科」（RuBisCo）。這個酵素負責把二氧化碳抓下來，與五碳糖結合然後變成兩個三碳糖。植物具有固碳的能力，都是因為有它。
因為這個酵素有個好長的名字，所以被簡稱為「魯必斯科」（RuBisCo）。很多植物都有「魯必斯科」，從簡單如藍綠菌（Cyanobacteria）到複雜如被子植物（Angiosperm），都可以找到它。說它是地球上含量最高的酵素，一點都不誇張。
不過，藍綠菌與被子植物，生活的環境差很多耶！難道「魯必斯科」就能靠著同樣的「一招半式」，就上山下海到處闖江湖嗎？
當然不是。科學家們發現，「魯必斯科」可以分成四大類。第一類（Form I）是最常見的類型，分為IA、IB、IC和ID四個亞型，其中的Form IB 就是我們最熟悉的、出現在高等植物的「魯必斯科」。它由8個大次單元和8個小次單元組成（也就是所謂的L8S8結構），住在位於葉綠體的基質中，具有較高的CO2/O2專一性（但是還是會認錯人）。而第二類（Form II）主要在細菌中發現。至於第三類（Form III）則主要出現在古菌中、第四類（Form IV）也是在細菌中發現。
這「魯必斯科」四大天王，負責在地球上的固碳反應。不過，不論是植物還是細菌，每種生物都只有一個「魯必斯科」...直到最近！
最近有個研究團隊，他們在進行海洋中的自營生物的基因體調查時，無意中發現了一隻藍綠菌竟然有兩個「魯必斯科」！
這隻菌的兩個「魯必斯科」，其中一個是第一類的，另外一個則屬於第二類。由於一般藍綠菌只會用第一類的「魯必斯科」，所以他們就想知道，到底這個藍綠菌用的第二類「魯必斯科」有什麼特別？還有，為什麼這隻藍綠菌要用兩個？
於是他們測試了這個藍綠菌的第二類「魯必斯科」，發現它的最大催化速率落在已知第二類「魯必斯科」的正常範圍內，同時也確認了這個第二類「魯必斯科」的確是具有功能的酵素。
過去的觀察發現，第二類「魯必斯科」通常在低氧環境工作得比較好。大家一定覺得奇怪，為什麼要有個低氧版本的「魯必斯科」呢？照道理說，「魯必斯科」都是不小心才會跟氧氣反應，然後導致光呼吸作用（photorespiration）啊？
原來，第一類「魯必斯科」因為要防止光呼吸作用，所以它們對二氧化碳的專一性較高；但是這個「魯必斯科」卻可能因此犧牲了反應速率！另外，因為它要努力防止用錯氧氣，所以使用第一類「魯必斯科」的藍綠菌都有羧酶體（Carboxysome）。
羧酶體裡面除了「魯必斯科」，還有碳酸酐酶（Carbonic anhydrase）。碳酸酐酶負責把重碳酸根轉換成二氧化碳，讓「魯必斯科」周圍的二氧化碳濃度提高，防止氧化反應的發生。
可是，具有第二類「魯必斯科」的生物，都是活在低氧環境的。所以，對這些生物來說，它們並不需要一個鑑別能力比較高的「魯必斯科」...反正在它們家，氧氣可是難得一見的。
那麼，為什麼這個藍綠菌需要一個這樣的「魯必斯科」？難道這個藍綠菌也住在缺氧的地方？
答、對、了！研究團隊就是在所謂的「海洋缺氧區（ODZs）」找到這種藍綠菌的。這些區域的環境條件（低氧、弱光、高CO2）與一般海洋環境很不同，他們發現，在77公尺深的地方（缺氧的SCM層），第二類的量大約是第一類的4%；但是在有些地方，第二類的量可達第一類的16%。
另外是，研究團隊發現，使用第二類「魯必斯科」的生物沒有羧酶體。
或許，對這些藍綠菌來說，擁有另一種「魯必斯科」最大的好處就是，可以不用依靠羧酶體吧！雖然它們的體內還是有羧酶體（畢竟它們也有第一類「魯必斯科」），不過在使用第二類「魯必斯科」時，應該可以不需要。
擁有兩種「魯必斯科」的藍綠菌，有什麼特別的嗎？研究團隊發現，它們都是「一家人」，都屬於AMZ IB譜系。而它們的第二類「魯必斯科」可能是從γ變形菌獲得的。
透過對海洋中自營生物的調查，竟然意外得知還有這種有兩個「魯必斯科」的藍綠菌。只能說，這個世界永遠都不會停止給我們驚奇！
參考文獻：
Jaffe, A. L., Harrison, K., Wang, R. Z., Taylor-Kearney, L. J., Jain, N., Prywes, N., Shih, P. M., Young, J., Rocap, G., & Dekas, A. E. (2024). Cyanobacteria from marine oxygen-deficient zones encode both form I and form II Rubiscos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(49), e2418345121. https://doi.org/10.1073/pnas.2418345121
