Pasauliui pereinant prie žaliojo vandenilio ir kitų atsinaujinančių energijos šaltinių, mokslininkai išsiaiškino, kad archėjos Trečioji gyvenimo forma Po bakterijų ir eukariotų jie milijardus metų gamina energiją naudodami vandenilio dujas ir „radikalius“ fermentus.

Konkrečiai, tarptautinė tyrėjų komanda išsiaiškino, kad mažiausiai devynios filos SenovinisVienaląsčių organizmų sritis, kuriai trūksta vidinių membranų surištų struktūrų, jie gamina vandenilio dujas naudodami fermentus, kurie, kaip manoma, yra tik kitose dviejose gyvybės formose.

Jie suprato, kad archaea ne tik turi mažesnius vandenilį naudojančius fermentus, palyginti su bakterijomis ir EukariotaiTačiau jo fermentai, skirti vartoti ir gaminti vandenilį, taip pat yra patys sudėtingiausi.

Atrodo, kad šie maži, bet galingi fermentai leido archėjoms išgyventi ir klestėti kai kuriose pačiose priešiškiausiose aplinkose Žemėje, kur deguonies yra mažai arba jo nėra.

„Žmonės tik neseniai pradėjo galvoti apie vandenilio, kaip energijos šaltinio, naudojimą, tačiau archėjos tai daro milijardus metų. Jis sako Bok Man Leong, Monash universiteto Australijoje mikrobiologas, vienas iš tyrimo vadovų.

„Biotechnologai dabar turi galimybę pasisemti įkvėpimo iš šių archejų sintetiniu būdu gaminti vandenilį.

Vandenilis yra labiausiai paplitęs elementas visatoje Naudojamas visame pasaulyje Trąšų ir kitų cheminių medžiagų gamybai, mineralų perdirbimui, maisto perdirbimui ir kuro rafinavimui.

Tačiau vandenilio ateitis yra energijos kaupimas ir plieno gamyba, kurią galima gaminti be išmetamųjų teršalų Jei naudojama atsinaujinanti energija Paversti tokias medžiagas kaip vanduo į vandenilio dujas.

Mikroorganizmai Vandenilio dujų gamyba ir išleidimas (H₂) Visiškai skirtingiems tikslams, daugiausia norint atsikratyti perteklinių elektronų, pagamintų per FermentacijaTai procesas, kurio metu organizmai išgauna energiją iš angliavandenių, tokių kaip cukrus, be deguonies.

Fermentai, naudojami vartoti arba gaminti H₂ Skambino Hidrogenazėir pirmą kartą buvo išsamiai ištirtos visame gyvybės medyje Tik prieš aštuonerius metus. Nuo to laiko labai išaugo žinomų mikrobų rūšių, ypač archejų, kurios slepiasi ekstremaliose aplinkose, tokiose kaip karštosios versmės, ugnikalniai ir giliavandenės angos, skaičius.

Tačiau dauguma archėjų žinomi tik iš jų genetinio kodo dalių, randamų šioje aplinkoje, ir daugelis jų nebuvo auginami laboratorijoje, nes tai padaryti per sunku.

Taigi Monasho universiteto mikrobiologas Chrisas Greeningas ir jo kolegos ieškojo dalies, koduojančios vieno tipo greitai veikiančios hidrogenazės geną. [FeFe] hidrogenazės, daugiau nei 2300 archeologinių rūšių grupių, išvardytų pasaulinėje duomenų bazėje.

Tada jie pavedė „Google“ AlphaFold2 numatyti užkoduotų fermentų struktūrą ir išreikšti šiuos fermentus… coli bakterijų Bakterijos, siekdamos patvirtinti, kad šie genai iš tikrųjų buvo funkcionalūs, gamino hidrogenazes, galinčias katalizuoti vandenilio reakcijas savo surogatiniame šeimininke.

„Mūsų išvados priartina mus prie supratimo, kaip šis svarbus procesas sukėlė visus eukariotus, įskaitant žmones. Jis sako.

Eukariotai yra gyvi organizmai, kurių ląstelėse yra branduolys ir su membranomis susietos organelės, tokios kaip mitochondrijos ir kitos naudingos ląstelių gamyklos.

Manoma, kad visi eukariotai atsirado dėl anaerobinių archėjų sąjungos su bakterijomis, kurios juos prarijo prieš milijardus metų. Antroji endosimbiozė, daug vėliau, sukėlė augalų protėvius su chloroplastais.

Greeningas, Leungas ir jų kolegos rado genetines instrukcijas [FeFe] Devynių archeologinių filų hidrogenazės patvirtino, kad jos iš tiesų yra aktyvios tuose mikroorganizmuose, todėl jie yra trys iš trijų gyvybės sričių, kurios naudoja šių tipų fermentus vandeniliui gaminti.

Tačiau, skirtingai nei bakterijos ir eukariotai, tolesnė analizė parodė, kad archėjos surenka „išskirtinius hibridinius kompleksus“, kad patenkintų savo vandenilio gamybos poreikius, sujungdami dviejų tipų hidrogenazes.

„Šie rezultatai atskleidžia naujus archajų metabolinius pritaikymus, supaprastinančius H₂ Biotechnologijų plėtros katalizatoriai ir stebėtinai susipynusi evoliucijos istorija tarp dviejų pagrindinių H₂„Metabolinių fermentų“ komanda Parašykite jų popieriuje.

Tačiau daugelis šiame tyrime analizuotų kataloguotų archajų genomų yra neišsamūs ir kas žino, kiek dar rūšių dar reikia atrasti.

Archaea tikriausiai turi kitų išradingų energijos gamybos būdų, kurių mes dar neatradome.

Tyrimas buvo paskelbtas m ląstelė.