我们熟悉的酵母，除了会酿酒、做面包，现在还被国大科学家教会了一项新技能：看懂光的颜色，并听从指令工作。
酵母学会了看“红绿灯”
酿酒、做面包离不开的酵母，早已是生物技术界的“劳模”。经过改造，它能将糖转化为药物、燃料等化学品。但如何精准、及时地指挥这些微型细胞工厂，始终是个难题。
最近，新加坡国立大学的一个研究团队找到了新方法。他们利用“光遗传学”技术，成功给酵母细胞装上了“光控开关”。这项研究由国大设计与工程学院生物医学工程系副教授 Poh Chueh Loo 领导。
副教授 Poh Chueh Loo（右）和 Linus Tan Yu Han（左）成功地改造了面包酵母，使其能够感知和响应不同颜色的光，从而为利用红光和蓝光控制细胞行为提供了新的方法。
简单来说，就是通过改造，让细胞里的特定基因能对光做出反应。用不同颜色的光照射，就像给酵母发送不同的工作指令，光控系统无需额外添加外源辅因子。这是全球首次在单一酵母菌株中，实现对多种颜色光的响应。这项研究成果已于2026年5月22日发表在顶级科学期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。
我们的目标，一直都是精确、动态地控制细胞这部机器。现在，通过用不同颜色的光来指挥复杂的多步骤生产，我们正让生物制造变得更可预测、更可编程。 攻克技术难关：从单色到双色
要让酵母听懂指令，首先得让它可靠地响应红光，这并不容易。过去的红光系统很笨重，需要引入多个基因或额外的“辅助分子”，不仅操作复杂，还容易“误触”，很难与其他光控系统兼容。
国大团队另辟蹊径，将一个原本用于其他细胞的光敏工具，简化改造成一个名为 y-iLight 的单一蛋白。红光一照，y-iLight 就会附着到酵母的特定 DNA 上，开启相应基因。最妙的是，整个过程无需任何外来化学物质，大大简化了操作，降低了成本。
虽然酵母此前已被改造为对单一颜色的光做出反应，但这是首次对单一酵母菌株进行改造，使其能够对多种颜色的光做出反应。
但 y-iLight 最初有个大 bug：它不仅对红光有反应，蓝光也能激活它。这种“信号串扰”意味着红、蓝光系统无法在同一个细胞里独立工作。为解决问题，团队将 y-iLight 与一个能在蓝光下抑制其活性的蛋白模块融合。经过反复测试，他们筛选出了一个改良版本：既保留了红光响应，又显著抑制了蓝光带来的信号串扰。
将这个改良版红光系统与一个成熟的蓝光系统结合后，研究人员终于在同一个酵母菌株中，实现了对两个基因表达通道的独立控制。这是酵母光控领域的一大步。
论文第一作者、国大设计与工程学院博士生 Linus Tan Yu Han 表示：最大的挑战，就是在同一个酵母里实现独立控制，同时避免两个光控系统相互干扰。解决了蓝光的‘串扰’问题后，我们就打开了一扇大门，可以用颜色在酵母中进行更复杂的基因编程。 未来工厂：光控酵母能做什么？
有了能看懂红蓝两色指令的酵母，团队马上展示了它的应用潜力。他们尝试生产木犀草素（一种有健康价值的天然植物化学物质），将生产所需的两种关键酶，分别置于红光和蓝光的控制之下。
结果令人振奋：通过调整照射红光和蓝光的比例与时机，研究人员能精确指挥酵母的生产流程，就像在指挥一条微型生产线。这意味着，未来的生物制造工厂，可以用光来为细胞“编程”，让它们按需、高效地生产我们想要的产品。
这项技术的潜力远不止于此。它为构建复杂的“生物电路”提供了可能，让细胞能像计算机程序一样，按顺序执行复杂任务。从生产新一代药物到合成生物燃料，这项国大研究，正让未来的生物制造充满想象。
📌 要点总结
✦ 国大团队首创能响应多种颜色光的酵母菌株，实现对细胞的精准光控。
✦ 该技术利用光遗传学，解决了红蓝光系统间的信号干扰问题，可动态控制基因表达。
✦ 未来可应用于医药、燃料等生物制造领域，将酵母细胞变为可编程的微型工厂。
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