Международная научная группа пересмотрела наше понимание архей, микробного предка человека, жившего 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 производя водород. Эта простая, но надежная стратегия позволила им процветать в самых агрессивных средах Земли на протяжении миллиардов лет.
Статья, возглавляемая учеными Института биомедицинских открытий Университета Монаша, в том числе профессором Крисом Гринингом, профессором Джилл Бэнфилд и доктором Бобом Люнгом, переписывает учебник по фундаментальной биологии.
Доктор Боб Люнг сказал, что это открытие об одной из самых древних форм существования Земли может также способствовать существованию человечества, включая разработку новых способов использования водорода для будущей зеленой экономики.
«Люди только недавно начали задумываться об использовании водорода в качестве источника энергии, но археи делают это уже миллиард лет. Теперь у биотехнологов есть возможность черпать вдохновение из этих архей для промышленного производства водорода», - сказал он.
На самой вершине пирамиды жизни находятся три «домена» жизни: эукариоты (в которые попадают животные, растения и грибы), бактерии и археи. Археи — это одноклеточные организмы, которые могут жить в самых экстремальных условиях Земли. Наиболее широко распространенная научная теория также предполагает, что эукариоты, такие как люди, произошли от очень древней линии архей, слившихся с бактериальной клеткой путем обмена газообразным водородом.
«Наше открытие приближает нас на шаг к пониманию того, как этот важнейший процесс дал начало всем эукариотам, включая человека», — говорит Люнг.
Команда проанализировала геномы тысяч архей на наличие ферментов, производящих водород, а затем произвела ферменты в лаборатории для изучения их характеристик. Они обнаружили, что некоторые археи используют необычные типы ферментов, называемые [FeFe]-гидрогеназами.
Археи, производящие эти ферменты, использующие водород, были обнаружены во многих наиболее сложных 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 показала, что они впервые присутствуют в архее и что они удивительно разнообразны по своей форме и функциям.
У архей не только самые маленькие ферменты, использующие водород, но и самые сложные ферменты, использующие водород.
В статье показано, что некоторые археи имеют самые маленькие ферменты, производящие водород, среди всех форм жизни на Земле. Это может предложить оптимизированные решения для производства биологического водорода в промышленных условиях.
Профессор Крис Грининг сказал, что эти открытия о том, как археи используют водород, могут иметь потенциальное применение для перехода к «зеленой» экономике.
«В настоящее время в промышленности используются драгоценные химические катализаторы для использования водорода. Однако из природы мы знаем, что биологические катализаторы могут работать очень эффективно и устойчиво. Можем ли мы использовать их, чтобы улучшить способ использования водорода?», - сказал он.
Обладая древним происхождением и потенциальным применением в биотехнологии, археи продолжают привлекать исследователей и открывают многообещающие возможности для дальнейших открытий и внедрения.
