重新定義第三種生命形式潛能——古細菌產(chǎn)生能量機制揭秘|總編輯圈點(diǎn)

2024-06-17 01:52:00 來(lái)源: 科技日報 作者: 張夢(mèng)然


研究團隊揭開(kāi)第三種生命形式如何產(chǎn)生能量的秘密。圖片來(lái)源:莫納什大學(xué)

科技日報記者 張夢(mèng)然

古細菌是人類(lèi)20億年前的“微生物祖先”。發(fā)表在新一期《細胞》雜志上的一項研究結果,或可改寫(xiě)基礎生物學(xué)教科書(shū):其解釋了這些微小的生命形式如何通過(guò)消耗和產(chǎn)生氫來(lái)制造能量。正是這種簡(jiǎn)單而可靠的策略,使它們能在地球上一些最?lèi)毫拥沫h(huán)境中茁壯成長(cháng)數十億年。

人類(lèi)近年來(lái)才開(kāi)始考慮使用氫氣作為能源,但古細菌這樣做已有十億年了。生物技術(shù)專(zhuān)家現在有機會(huì )從這些古細菌中汲取靈感來(lái)生產(chǎn)氫氣。澳大利亞莫納什大學(xué)生物醫學(xué)發(fā)現研究所團隊成員表示,這一關(guān)于地球上最古老生存形式的發(fā)現,可能對未來(lái)綠色經(jīng)濟領(lǐng)域有重大啟示。

在生命金字塔的頂端有三個(gè)“領(lǐng)域”:真核生物、細菌和古細菌。古細菌是單細胞生物,可以在地球上最極端的環(huán)境中生活。一個(gè)被廣泛接受的科學(xué)理論表明,真核生物(如人類(lèi))是從非常古老的古細菌譜系進(jìn)化而來(lái)的,通過(guò)交換氫氣與細菌細胞融合。

此次團隊分析了數千種古細菌的基因組以尋找特殊的酶,然后在實(shí)驗室中生產(chǎn)這些酶并研究它們的特性。他們發(fā)現一些古細菌使用了一種不尋常的酶,其被命名為[FeFe]-氫化酶。制造這些酶的古細菌存在于許多極具挑戰性的環(huán)境中,譬如溫泉、油藏和海底深處。

這些氫化酶的存在,一直以來(lái)被認為僅限于生命的兩個(gè)“領(lǐng)域”:真核生物和細菌,現在首次證明它們也存在于古細菌中。它們在形式和功能上非常多樣化,不僅有最小的產(chǎn)氫酶,也有最復雜的產(chǎn)氫酶。

新發(fā)現使人們更接近于理解包括人類(lèi)在內的所有真核生物起源這一關(guān)鍵過(guò)程。同時(shí),這項研究還表明,這些古細菌有潛力為工業(yè)環(huán)境中的生物制氫提供簡(jiǎn)化的解決方案,在向綠色經(jīng)濟過(guò)渡方面具有潛在的應用價(jià)值。

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當下,氫的生產(chǎn)、儲存和利用方興未艾,可謂人類(lèi)發(fā)展新能源科技的重要成果之一。然而誰(shuí)能想到,早在20億年前,不起眼的古細菌就已通過(guò)消耗和產(chǎn)生氫氣來(lái)制造能量,令人不得不感嘆大自然之神奇。人類(lèi)歷史上,諸多重要科技成果的研發(fā),都曾從自然界獲得啟發(fā)。既然如此,不妨向這些古細菌“拜師取經(jīng)”,深入研究它們消耗和產(chǎn)生氫氣的生命機制,或許能給氫能科技的發(fā)展帶來(lái)新靈感。

責任編輯: 左常睿