Mentre il mondo passa all’idrogeno verde e ad altre fonti di energia rinnovabile, gli scienziati hanno scoperto che gli archaea – La terza forma di vita Dopo i batteri e gli eucarioti, da miliardi di anni producono energia utilizzando gas idrogeno ed enzimi “radicali”.
Nello specifico, il team internazionale di ricercatori ha scoperto che almeno nove phyla di AnticoL’idrogeno, un dominio di organismi unicellulari privi di strutture interne legate alla membrana, produce idrogeno gassoso utilizzando enzimi che si ritiene siano presenti solo nelle altre due forme di vita.
Si sono resi conto che gli archaea non solo hanno enzimi che utilizzano l’idrogeno più piccoli rispetto ai batteri e EucariotiMa i suoi enzimi per consumare e produrre idrogeno sono anche i più complessi finora.
Questi piccoli ma potenti enzimi sembrano aver permesso agli archaea di sopravvivere e prosperare in alcuni degli ambienti più ostili della Terra dove c’è poco o nessun ossigeno.
“Gli esseri umani hanno iniziato solo di recente a pensare all’utilizzo dell’idrogeno come fonte di energia, ma gli archeobatteri lo fanno da un miliardo di anni”. Lui dice Bok Man Leung, microbiologo della Monash University in Australia che ha co-condotto lo studio.
“I biotecnologi ora hanno l’opportunità di trarre ispirazione da questi archaea per produrre idrogeno sinteticamente”.
L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo Utilizzato in tutto il mondo Per produrre fertilizzanti e altri prodotti chimici, lavorare minerali, trasformare alimenti e raffinare carburanti.
Ma il futuro dell’idrogeno risiede nello stoccaggio dell’energia e nella produzione dell’acciaio, che può essere prodotto senza emissioni Se si utilizzano energie rinnovabili Per convertire sostanze come l’acqua in gas idrogeno.
Microrganismi Produzione e rilascio di gas idrogeno (H2) Per scopi completamente diversi, principalmente per eliminare gli elettroni in eccesso prodotti durante FermentazioneÈ un processo in cui gli organismi estraggono energia dai carboidrati come gli zuccheri senza ossigeno.
Gli enzimi utilizzati per consumare o produrre H2 Chiamato Idrogenasie sono stati esaminati in modo completo per la prima volta attraverso l’albero della vita Solo otto anni fa. Da allora, il numero di specie microbiche conosciute è aumentato notevolmente, in particolare gli archaea, che si nascondono in ambienti estremi, come sorgenti termali, vulcani e sorgenti di acque profonde.
Tuttavia, la maggior parte degli archaea sono conosciuti solo grazie a parti del loro codice genetico rinvenute in questi ambienti, e molti non sono stati coltivati in laboratorio perché sarebbe troppo difficile farlo.
Così Chris Greening, microbiologo della Monash University, e i suoi colleghi hanno cercato la parte che codifica il gene per un tipo di idrogenasi ad azione rapida. [FeFe] idrogenasi, in più di 2.300 gruppi di specie archeologiche elencati in un database globale.
Hanno quindi incaricato AlphaFold2 di Google di prevedere la struttura degli enzimi codificati e di esprimere tali enzimi in… batteri coli I batteri, per confermare che questi geni fossero effettivamente funzionali, hanno prodotto idrogenasi capaci di catalizzare le reazioni dell’idrogeno nel loro ospite surrogato.
“Le nostre scoperte ci portano un passo avanti verso la comprensione di come questo processo cruciale abbia dato origine a tutti gli eucarioti, compresi gli esseri umani”. Lui dice.
Gli eucarioti sono organismi viventi le cui cellule contengono un nucleo e organelli legati alla membrana, come i mitocondri e altre utili fabbriche cellulari.
Si pensa che tutti gli eucarioti siano nati dall’unione di archaea anaerobici con batteri che li divorarono miliardi di anni fa. La seconda endosimbiosi, molto più tardiva, diede origine all’antenato delle piante, dotato di cloroplasti.
Greening, Leung e i loro colleghi hanno trovato le istruzioni genetiche per [FeFe] Le idrogenasi in nove phyla archeologici hanno confermato che sono effettivamente attive in quei microrganismi, rendendoli tre dei tre domini della vita che utilizzano questi tipi di enzimi per produrre idrogeno.
Ma a differenza dei batteri e degli eucarioti, ulteriori analisi hanno mostrato che gli archaea assemblano “squisiti complessi ibridi” per soddisfare le loro esigenze di produzione di idrogeno, fondendo insieme due tipi di idrogenasi.
“Questi risultati rivelano nuovi adattamenti metabolici per gli archaea, semplificando l’H2 Catalizzatori per lo sviluppo della biotecnologia e una storia evolutiva sorprendentemente intrecciata tra i due principali ceppi di H2Gruppo “Enzimi metabolici”. Scrivi sul loro giornale.
Tuttavia, molti dei genomi degli archaea catalogati analizzati in questo studio sono incompleti e chissà quante altre specie devono ancora essere scoperte.
Gli Archea probabilmente hanno altri modi ingegnosi per produrre energia che non abbiamo ancora scoperto.
La ricerca è stata pubblicata in cellula.
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