Третья форма жизни: древние микробы открывают путь к «зеленой» энергии будущего

Международная научная команда изменила наше понимание архей — микробных предков человека, существовавших два миллиарда лет назад, показав, как они используют водородный газ. Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell , объясняют, как эти крошечные организмы производят энергию, потребляя и вырабатывая водород. Этот простой, но надежный метод позволил им выживать в самых экстремальных условиях Земли на протяжении миллиардов лет.

Исследование, возглавляемое учеными из Института биомедицинских открытий Университета Монаша, включая профессоров Криса Грининга, Джилл Бэнфилд и доктора Боба Люнга, переписывает учебники по базовой биологии.

Доктор Боб Люнг заявил, что это открытие, связанное с одной из самых древних форм жизни на Земле, может также способствовать поддержанию человеческой жизни и разработке новых способов использования водорода для будущей зелёной экономики.

«Люди лишь недавно начали рассматривать водород как источник энергии, но археи делают это уже миллиард лет. Биотехнологи теперь имеют возможность взять пример с этих архей для промышленного производства водорода», — отметил Люнг.

На вершине пирамиды жизни находятся три «домена»: эукариоты (к которым относятся животные, растения и грибы), бактерии и археи. Археи — это одноклеточные организмы, способные жить в самых экстремальных условиях Земли. Согласно наиболее принятой научной теории, эукариоты, такие как люди, возникли из очень древней линии архей, которые объединились с бактериальной клеткой через обмен водородным газом.

«Наше открытие приближает нас к пониманию того, как этот ключевой процесс привёл к появлению всех эукариотов, включая человека», — добавил Люнг.

Команда проанализировала геномы тысяч архей на предмет наличия ферментов, производящих водород, и затем создала эти ферменты в лаборатории для изучения их характеристик. Было обнаружено, что некоторые археи используют необычные типы ферментов, называемые [FeFe]-гидрогеназами.

Археи, создающие эти ферменты, были найдены в самых сложных условиях Земли, включая горячие источники, нефтяные резервуары и глубокие морские недра. Ранее считалось, что эти гидрогеназы ограничены только двумя «доменами» жизни: эукариотами и бактериями. Исследователи впервые показали, что они присутствуют и в археях, причём они удивительно разнообразны по своей форме и функции.

Археи обладают не только самыми маленькими, но и самыми сложными ферментами, использующими водород. В работе показано, что у некоторых архей самые маленькие ферменты, производящие водород, среди всех форм жизни на Земле. Это может предложить упрощённые решения для биологического производства водорода в промышленных масштабах.

Профессор Крис Грининг отметил, что эти открытия о том, как археи используют водород, имеют потенциальные приложения для перехода к зелёной экономике.

«Промышленность в настоящее время использует драгоценные химические катализаторы для использования водорода. Однако мы знаем, что биологические катализаторы могут быть весьма эффективными и устойчивыми. Можно ли использовать их для улучшения способов использования водорода?» — задался вопросом Грининг.

С древними корнями и потенциальными применениями в биотехнологии, археи продолжают привлекать внимание исследователей, открывая перспективные пути для дальнейших открытий и разработок.