W miarę jak świat przechodzi na ekologiczny wodór i inne odnawialne źródła energii, naukowcy odkryli, że archeony – Trzecia forma życia Po bakteriach i eukariontach – od miliardów lat produkują energię przy użyciu gazowego wodoru i „rodnikowych” enzymów.
W szczególności międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że co najmniej dziewięć typów AntycznyJest to domena organizmów jednokomórkowych pozbawionych wewnętrznych struktur związanych z błoną. Wytwarzają one gazowy wodór przy użyciu enzymów, które uważa się za obecne tylko w pozostałych dwóch formach życia.
Uświadomili sobie, że archeony mają nie tylko mniejsze enzymy wykorzystujące wodór w porównaniu z bakteriami i EukariontyAle enzymy zużywające i produkujące wodór są również najbardziej złożone jak dotąd.
Wydaje się, że te małe, ale potężne enzymy umożliwiły archeonom przetrwanie i rozwój w najbardziej nieprzyjaznych środowiskach na Ziemi, gdzie tlenu jest niewiele lub nie ma go wcale.
„Ludzie dopiero niedawno zaczęli myśleć o wykorzystaniu wodoru jako źródła energii, ale archeony robią to od miliarda lat”. On mówi Bok Man Leong, mikrobiolog z Monash University w Australii, który współprowadził badanie.
„Biotechnolodzy mają teraz okazję czerpać inspirację z tych archeonów i syntetycznie produkować wodór”.
Wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie Używany na całym świecie Do produkcji nawozów i innych chemikaliów, przetwarzania minerałów, przetwarzania żywności i rafinacji paliw.
Jednak przyszłość wodoru leży w magazynowaniu energii i produkcji stali, którą można wytwarzać bez emisji Jeśli wykorzystywana jest energia odnawialna Do przekształcania substancji takich jak woda w gazowy wodór.
Mikroorganizmy Produkcja i uwalnianie gazowego wodoru (H2) Do zupełnie innych celów, głównie do pozbycia się nadmiaru elektronów powstałych podczas FermentacjaJest to proces, w którym organizmy uzyskują energię z węglowodanów, takich jak cukry, bez tlenu.
Enzymy używane do konsumpcji lub produkcji H2 Zwany Hydrogenazai po raz pierwszy zostały kompleksowo zbadane w całym drzewie życia Zaledwie osiem lat temu. Od tego czasu liczba znanych gatunków drobnoustrojów dramatycznie wzrosła, zwłaszcza archeonów, które ukrywają się w ekstremalnych środowiskach, takich jak gorące źródła, wulkany i kominy głębinowe.
Jednak większość archeonów jest znana jedynie na podstawie części ich kodu genetycznego znajdujących się w tych środowiskach, a wielu z nich nie hodowano w laboratorium, ponieważ jest to zbyt trudne.
Dlatego Chris Greening, mikrobiolog z Monash University i jego współpracownicy poszukiwali części kodującej gen jednego typu szybko działającej hydroazy. [FeFe] hydrogenaza w ponad 2300 grupach gatunków archeonów wymienionych w globalnej bazie danych.
Następnie zlecili urządzeniu AlphaFold2 firmy Google przewidzenie struktury kodowanych enzymów i ekspresję tych enzymów w… bakterie coli Aby potwierdzić, że te geny rzeczywiście funkcjonują, bakterie wytworzyły wodorazy zdolne do katalizowania reakcji wodorowych u gospodarza zastępczego.
„Nasze odkrycia przybliżają nas o krok bliżej do zrozumienia, w jaki sposób ten kluczowy proces doprowadził do powstania wszystkich eukariontów, w tym ludzi”. On mówi.
Eukarionty to żywe organizmy, których komórki zawierają jądro i organelle związane z błoną, takie jak mitochondria i inne przydatne fabryki komórkowe.
Uważa się, że wszystkie eukarionty powstały w wyniku połączenia archeonów beztlenowych z bakteriami, które pożarły je miliardy lat temu. Druga endosymbioza, znacznie późniejsza, dała początek przodkowi roślin z chloroplastami.
Greening, Leung i ich współpracownicy znaleźli instrukcje genetyczne dla [FeFe] Hydrogenazy w dziewięciu gromadach archeonów potwierdziły, że rzeczywiście są aktywne w tych mikroorganizmach, co czyni je trzema z trzech dziedzin życia, które wykorzystują tego typu enzymy do wytwarzania wodoru.
Jednak w przeciwieństwie do bakterii i eukariontów dalsze analizy wykazały, że archeony tworzą „wspaniałe kompleksy hybrydowe”, aby zaspokoić swoje potrzeby w zakresie produkcji wodoru, łącząc ze sobą dwa typy wodoraz.
„Wyniki te ujawniają nowe adaptacje metaboliczne archeonów, upraszczając hodowlę H2 Katalizatory rozwoju biotechnologii i zaskakująco spleciona historia ewolucji pomiędzy dwoma głównymi H.2Zespół „Enzymy metaboliczne”. Napisz w ich gazecie.
Jednak wiele skatalogowanych genomów archeonów analizowanych w tym badaniu jest niekompletnych i kto wie, ile jeszcze gatunków czeka jeszcze na odkrycie.
Archaea prawdopodobnie mają inne genialne sposoby wytwarzania energii, których jeszcze nie odkryliśmy.
Badanie zostało opublikowane w komórka.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.