Учёные раскрыли, как третья форма жизни производит энергию
Международная команда учёных пересмотрела наше понимание архей — микробных предков человека, существовавших два миллиарда лет назад, показав, как они используют газообразный водород.
Результаты, опубликованные в журнале Cell, объясняют, как эти крошечные формы жизни производят энергию, потребляя и выделяя водород. Эта простая, но надёжная стратегия позволила им миллиарды лет процветать в самых негостеприимных средах Земли.
Исследование под руководством учёных из Института биомедицинских открытий Университета Монаша, включая профессоров Криса Грининга и Джилл Банфилд, а также доктора Боба Леунга, переписывает учебники по основам биологии.
Доктор Боб Леунг отметил, что это открытие об одной из древнейших форм жизни на Земле может также поддержать существование человечества, включая разработку новых способов использования водорода для будущей «зелёной» экономики.
«Люди лишь недавно начали задумываться об использовании водорода в качестве источника энергии, но археи делают это уже миллиард лет. Биотехнологи теперь могут черпать вдохновение у этих архей для промышленного производства водорода».
На самой вершине пирамиды жизни существуют три «домена»: эукариоты (к которым относятся животные, растения и грибы), бактерии и археи. Археи — это одноклеточные организмы, способные жить в самых экстремальных условиях Земли. Наиболее распространённая научная теория также предполагает, что эукариоты, такие как люди, произошли от очень древней линии архей, объединившихся с бактериальной клеткой посредством обмена газообразным водородом.
«Наше открытие приближает нас на шаг к пониманию того, как этот ключевой процесс привёл к появлению всех эукариот, включая людей», — говорит Леунг.
Команда проанализировала геномы тысяч архей на наличие ферментов, производящих водород, а затем создала эти ферменты в лаборатории, чтобы изучить их характеристики. Они обнаружили, что некоторые археи используют необычные типы ферментов, называемые [FeFe]-гидрогеназами.
Археи, производящие эти ферменты, использующие водород, были обнаружены во многих самых суровых средах Земли, включая горячие источники, нефтяные резервуары и глубоко под морским дном.
Считалось, что эти гидрогеназы ограничены только двумя «доменами» жизни: эукариотами и бактериями. Здесь команда впервые показала, что они присутствуют у архей и невероятно разнообразны по своей форме и функции.
Археи имеют не только самые маленькие ферменты, использующие водород, но и самые сложные.
Исследование показывает, что у некоторых архей есть самые маленькие ферменты, производящие водород, среди всех форм жизни на Земле. Это может предложить оптимизированные решения для биологического производства водорода в промышленных условиях.
Профессор Крис Грининг заявил, что эти открытия о том, как археи используют водород, имеют потенциал для применения при переходе к «зелёной» экономике.
«В промышленности в настоящее время для использования водорода применяются драгоценные химические катализаторы. Однако мы знаем из природы, что биологические катализаторы могут быть высокоэффективными и устойчивыми. Можем ли мы использовать их для улучшения способов применения водорода?»
Обладая древним происхождением и потенциальными приложениями в биотехнологии, археи продолжают увлекать исследователей и открывают многообещающие пути для дальнейших открытий и практического применения.