Микроб открывает путь к производству на основе углекислого газа
Учёные RIKEN, изучающие истоки жизни на Земле, открыли новый микроорганизм, который может пролить свет на то, как первые организмы развивались на нашей планете. Это открытие также важно для поиска жизни во Вселенной и может помочь улучшить микробные фабрики.
Исследование, проведённое в суровых источниках северной Калифорнии, питаемых глубокими водами, выявило микроорганизм, преобразующий CO2 в другие химические вещества. Этот процесс не только генерирует энергию, но и использует ранее неизвестный метаболический путь, что указывает на новые методы фиксации углерода, которые могут имитировать самые ранние формы энергетического метаболизма на Земле.
Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Микроб, тип одноклеточной формы жизни, известный как архей, происходит из экосистемы The Cedars. Эта геологическая аномалия характеризуется водами, богатыми кальцием, водородом и метаном, но лишёнными других типичных для жизни компонентов. Тем не менее, жизнь там процветает.
Около 15 лет назад команда начала характеризовать микробов в этой враждебной среде с помощью передовых методов генетического секвенирования. Среди них был обнаружен архей Met12 — обильный организм в глубоких грунтовых водах The Cedars.
Генетический анализ показал, что Met12 близок к группе анаэробных микробов, способных производить метан. Однако у Met12 отсутствуют гены, необходимые для синтеза метана.
Вместо этого микроб использует альтернативный метаболический путь, в котором CO2 преобразуется в органическую молекулу ацетат без выделения метана. Ключевую роль в этом процессе играет уникальный ген MmcX.
Этот ген, как показала команда, усиливает способность Met12 импортировать электроны, обеспечивая более устойчивый энергетический метаболизм. Эта адаптация критически важна для выживания в экстремальных условиях, подобных The Cedars.
По словам ведущего автора Сино Судзуки, это открытие демонстрирует неожиданные способы адаптации жизни к экстремальным средам. Такой метаболизм «может представлять один из самых ранних процессов преобразования энергии примитивной жизни» и давать представление о её происхождении на Земле или других планетах.
Практическое применение
Открытие имеет практическое значение. Бактерия, в которой учёные усилили метаболическую активность с помощью гена MmcX, обычно используется для производства биотоплива. Используя этот ген, исследователи надеются повысить эффективность генетически модифицированных микробов, которые полагаются на перенос электронов для производства химикатов и биотоплива. На эту молекулярную технологию уже подана заявка на патент.
Характеристика этого архея также может помочь в секвестрации углерода — ключевом направлении для смягчения последствий изменения климата.
Команда продолжает поиск экстремофильных организмов в других уникальных средах, таких как горячие источники Хакуба Хаппо в Японских Альпах и подводные вулканы Марианской впадины. «Существует ещё много интересных генов, которые ещё не раскрыты», — говорит Судзуки.