24 lipca, 2024

Świat Biotworzyw

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej

Naukowcy odkrywają, że trzecia forma życia wytwarza energię w „niezwykły” sposób: ScienceAlert

Naukowcy odkrywają, że trzecia forma życia wytwarza energię w „niezwykły” sposób: ScienceAlert

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.

READ  Rakieta Vulcan przygotowuje się do pierwszego startu misji lądowania na Księżycu

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.

READ  Wniosek budżetowy NASA obejmuje plany „Kosmicznego holownika” dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Archaea prawdopodobnie mają inne genialne sposoby wytwarzania energii, których jeszcze nie odkryliśmy.

Badanie zostało opublikowane w komórka.