Третата форма на живот произвежда енергия по „забележителни“ начини, откриват учени: ScienceAlert

Докато светът преминава към зелен водород и други възобновяеми енергийни източници, учените откриха, че археите – Третата форма на живот След бактериите и еукариотите – те произвеждат енергия с помощта на водороден газ и „радикални“ ензими в продължение на милиарди години.

По-конкретно, международният екип от изследователи откри, че най-малко девет вида на античниДомейн от едноклетъчни организми, които нямат вътрешни мембранно свързани структури, те произвеждат водороден газ, използвайки ензими, за които се смята, че присъстват само в другите две форми на живот.

Те разбраха, че археите не само имат по-малки ензими, използващи водород, в сравнение с бактериите, но и ЕукариотиНо неговите ензими за потребление и производство на водород също са най-сложните досега.

Тези малки, но мощни ензими изглежда са позволили на археите да оцелеят и да процъфтяват в някои от най-враждебните среди на Земята, където има малко или никакъв кислород.

„Хората едва наскоро започнаха да мислят за използването на водород като източник на енергия, но археите правят това от милиард години.“ Той казва Бок Ман Леунг, микробиолог от университета Монаш в Австралия, който ръководи проучването.

„Биотехнолозите вече имат възможността да се вдъхновят от тези археи, за да произвеждат водород синтетично.“

Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената Използва се в цял свят За производство на торове и други химикали, обработка на минерали, обработка на храни и рафиниране на горива.

Но бъдещето на водорода е в съхранението на енергия и производството на стомана, което може да се произвежда без емисии Ако се използва възобновяема енергия За превръщане на вещества като вода във водороден газ.

Микроорганизми Производство и освобождаване на водороден газ (H₂) За напълно различни цели, главно за да се отървете от излишните електрони, произведени по време на ФерментацияТова е процес, при който организмите извличат енергия от въглехидрати като захари без кислород.

Ензими, използвани за консумиране или производство на H₂ Наречен Хидрогеназаи бяха изследвани изчерпателно в дървото на живота за първи път Само преди осем години. Оттогава броят на известните микробни видове се е увеличил драматично, особено археите, които се крият в екстремни среди, като горещи извори, вулкани и дълбоководни отвори.

Повечето археи обаче са известни само от части от техния генетичен код, открити в тези среди, и много от тях не са култивирани в лаборатория, защото е твърде трудно да се направи това.

Така че Крис Грийнинг, микробиолог от университета Монаш, и колегите му потърсиха частта, която кодира гена за един вид бързодействаща хидрогеназа. [FeFe] хидрогеназа, в повече от 2300 групи археални видове, изброени в глобална база данни.

След това те възлагат на AlphaFold2 на Google да предскаже структурата на кодираните ензими и да експресира тези ензими в… коли бактерии Бактериите, за да потвърдят, че тези гени наистина са функционални, произвеждат хидрогеназни ензими, способни да катализират водородни реакции в техния сурогатен гостоприемник.

„Нашите открития ни приближават една стъпка по-близо до разбирането как този решаващ процес е довел до появата на всички еукариоти, включително хората.“ Той казва.

Еукариотите са живи организми, чиито клетки съдържат ядро ​​и свързани с мембрана органели, като митохондрии и други полезни клетъчни фабрики.

Смята се, че всички еукариоти са възникнали от съюза на анаеробни археи с бактерии, които са ги погълнали преди милиарди години. Втората ендосимбиоза, много по-късно, дава началото на предшественика на растенията с хлоропласти.

Greening, Leung и техните колеги откриха генетичните инструкции за [FeFe] Хидрогеназите в девет археални фила потвърдиха, че те наистина са активни в тези микроорганизми, което ги прави три от трите области на живота, които използват тези видове ензими за производството на водород.

Но за разлика от бактериите и еукариотите, по-нататъшни анализи показват, че археите сглобяват „изящни хибридни комплекси“, за да задоволят нуждите си от производство на водород, сливайки заедно два вида хидрогенази.

„Тези резултати разкриват нови метаболитни адаптации за археите, опростявайки H₂ Катализатори за развитието на биотехнологиите и изненадващо преплетена еволюционна история между двете основни H₂Екип „Метаболитни ензими“. Пишете в хартията им.

Въпреки това, много от каталогизираните геноми на археите, анализирани в това изследване, са непълни и кой знае още колко вида все още не са открити.

Археите вероятно имат други гениални начини за производство на енергия, които все още не сме открили.

Изследването е публикувано в клетка.