发布日期： 2024年06月25日
来源：Cell
文章内容
最近的一项研究表明，古细菌，一种古老的微生物，利用氢气在极端环境中生存，为氢生产和可持续绿色经济的潜在生物技术应用提供了见解。
一个国际科学家团队通过展示古生菌对氢气的利用，改变了我们对古生菌的理解，古生菌是人类的古老微生物祖先，可以追溯到20亿年前。
发表在《Cell》杂志上的研究结果揭示了这些微生物是如何通过消耗和产生氢来产生能量的。这种简单而可靠的方法使它们能够在地球上一些最极端的环境中生存和繁荣了数十亿年。
这篇论文由莫纳什大学生物医学发现研究所的科学家们领导，他们重写了基础生物学的教科书。
Bob Leung博士说，关于地球上最古老的存在形式之一的这一发现，可能也会支持人类的存在，包括为未来的绿色经济设计使用氢的新方法。“人类直到最近才开始考虑使用氢作为能源，但古细菌已经这样做了10亿年。生物技术专家现在有机会从这些古细菌中获得灵感，用于工业生产氢气。”
在生命金字塔的最顶端，有生命的三个“领域”:真核生物(动物、植物和真菌都属于真核生物)、细菌和古细菌。古生菌是一种单细胞生物，可以生活在地球上最极端的环境中。最被广泛接受的科学理论还表明，真核生物，如人类，是由一个非常古老的古生菌谱系通过交换氢气与细菌细胞融合而进化而来的。
“我们的发现使我们更接近于理解这个关键过程是如何产生包括人类在内的所有真核生物的。Leung说。
该团队分析了数千种古细菌的基因组，以寻找产氢酶，然后在实验室中生产这些酶，以研究它们的特性。他们发现一些古生菌使用一种不寻常的酶，叫做[FeFe]-氢化酶。
在地球上许多最具挑战性的环境中都发现了制造这些氢酶的古细菌，包括温泉、油藏和海底深处。
这些氢化酶被认为仅限于生命的两个“领域”:真核生物和细菌。在这里，研究小组首次证明了它们存在于古细菌中，并且它们的形式和功能非常多样化。
古细菌不仅具有最小的利用氢的酶，而且具有最复杂的利用氢的酶。
这篇论文表明，一些古生菌的产氢酶是地球上所有生命形式中最小的。这可以为工业环境中的生物制氢提供简化的解决方案。
Chris Greening教授说，这些关于古细菌如何利用氢的发现对向绿色经济过渡有潜在的应用价值。
“工业目前使用珍贵的化学催化剂来使用氢。然而，我们从自然界了解到，生物催化剂的功能可以是高效和有弹性的。我们能不能用这些来改进我们使用氢的方式?”
古生菌具有古老的起源和在生物技术方面的潜在应用，继续吸引着研究人员，并为进一步发现和转化提供了有希望的途径。
参考文献:“Minimal and hybrid hydrogenases are active from archaea” by Chris Greening, Princess R. Cabotaje, Luis E. Valentin Alvarado, Pok Man Leung, Henrik Land, Thiago Rodrigues-Oliveira, Rafael I. Ponce-Toledo, Moritz Senger, Max A. Klamke, Michael Milton, Rachael Lappan, Susan Mullen, Jacob West-Roberts, Jie Mao, Jiangning Song, Marie Schoelmerich, Courtney W. Stairs, Christa Schleper, Rhys Grinter, Anja Spang, Jillian F. Banfield and Gustav Berggren, 11 June 2024, Cell.
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