Bentuk kehidupan ketiga menghasilkan energi dengan cara yang 'luar biasa', para ilmuwan menemukan: ScienceAlert

Ketika dunia beralih ke hidrogen hijau dan sumber energi terbarukan lainnya, para ilmuwan telah menemukan bahwa archaea – Bentuk kehidupan ketiga Setelah bakteri dan eukariota – mereka telah menghasilkan energi menggunakan gas hidrogen dan enzim “radikal” selama miliaran tahun.

Secara khusus, tim peneliti internasional menemukan setidaknya sembilan filum AntikHidrogen, suatu domain organisme bersel tunggal yang tidak memiliki struktur terikat membran internal, menghasilkan gas hidrogen menggunakan enzim yang diperkirakan hanya terdapat pada dua bentuk kehidupan lainnya.

Mereka menyadari bahwa archaea tidak hanya memiliki enzim pengguna hidrogen yang lebih kecil dibandingkan dengan bakteri dan EukariotaNamun enzim yang digunakan untuk mengonsumsi dan memproduksi hidrogen juga merupakan yang paling kompleks.

Enzim-enzim kecil namun kuat ini tampaknya memungkinkan archaea untuk bertahan hidup dan berkembang di beberapa lingkungan paling tidak bersahabat di Bumi di mana terdapat sedikit atau tanpa oksigen.

“Manusia baru saja mulai berpikir untuk menggunakan hidrogen sebagai sumber energi, namun archaea telah melakukan hal ini selama satu miliar tahun.” Dia berkata Bok Man Leung, ahli mikrobiologi di Monash University di Australia yang ikut memimpin penelitian ini.

“Para ahli bioteknologi kini mempunyai kesempatan untuk mengambil inspirasi dari archaea ini untuk memproduksi hidrogen secara sintetis.”

Hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta Digunakan di seluruh dunia Untuk membuat pupuk dan bahan kimia lainnya, mengolah mineral, mengolah makanan, dan memurnikan bahan bakar.

Namun masa depan hidrogen terletak pada penyimpanan energi dan pembuatan baja, yang dapat diproduksi tanpa emisi Jika energi terbarukan digunakan Untuk mengubah zat seperti air menjadi gas hidrogen.

Mikroorganisme Produksi dan pelepasan gas hidrogen (H₂) Untuk tujuan yang sangat berbeda, terutama untuk menghilangkan kelebihan elektron yang dihasilkan selama FermentasiIni adalah proses di mana organisme mengekstraksi energi dari karbohidrat seperti gula tanpa oksigen.

Enzim yang digunakan untuk mengonsumsi atau memproduksi H₂ Ditelepon Hidrogenasedan disurvei secara komprehensif di seluruh pohon kehidupan untuk pertama kalinya Hanya delapan tahun yang lalu. Sejak itu, jumlah spesies mikroba yang diketahui meningkat drastis, terutama archaea, yang bersembunyi di lingkungan ekstrem, seperti sumber air panas, gunung berapi, dan lubang laut dalam.

Namun, sebagian besar archaea hanya diketahui dari sebagian kode genetiknya yang ditemukan di lingkungan tersebut, dan banyak yang belum dibiakkan di laboratorium karena terlalu sulit untuk dilakukan.

Jadi Chris Greening, ahli mikrobiologi di Monash University, dan rekan-rekannya mencari bagian yang mengkode gen untuk satu jenis hidrogenase yang bekerja cepat. [FeFe] hidrogenase, di lebih dari 2.300 kelompok spesies archaeal yang terdaftar dalam database global.

Mereka kemudian menugaskan AlphaFold2 Google untuk memprediksi struktur enzim yang dikodekan, dan mengekspresikan enzim tersebut dalam… bakteri koli Bakteri, untuk memastikan bahwa gen-gen ini memang berfungsi, menghasilkan hidrogenase yang mampu mengkatalisis reaksi hidrogen pada inang penggantinya.

“Temuan kami membawa kita selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana proses penting ini memunculkan semua eukariota, termasuk manusia.” Dia berkata.

Eukariota adalah organisme hidup yang selnya mengandung nukleus dan organel yang terikat membran, seperti mitokondria dan pabrik seluler berguna lainnya.

Semua eukariota diperkirakan muncul dari penyatuan archaea anaerobik dengan bakteri yang melahapnya miliaran tahun yang lalu. Endosimbiosis kedua, jauh kemudian, memunculkan nenek moyang tumbuhan, dengan kloroplas.

Greening, Leung dan rekannya menemukan instruksi genetik [FeFe] Hidrogenase di sembilan filum archaeal menegaskan bahwa mereka memang aktif dalam mikroorganisme tersebut, menjadikannya tiga dari tiga domain kehidupan yang menggunakan jenis enzim ini untuk membuat hidrogen.

Namun tidak seperti bakteri dan eukariota, analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa archaea merakit “kompleks hibrida yang sangat indah” untuk memenuhi kebutuhan produksi hidrogennya, dengan menggabungkan dua jenis hidrogenase menjadi satu.

“Hasil ini mengungkapkan adaptasi metabolik baru untuk archaea, menyederhanakan H. pylori₂ Katalis untuk pengembangan bioteknologi, dan sejarah evolusi yang secara mengejutkan saling terkait antara dua spesies utama H₂Tim “Enzim Metabolik”. Tulis di makalah mereka.

Namun, banyak katalog genom archaea yang dianalisis dalam penelitian ini tidak lengkap, dan entah berapa banyak lagi spesies yang belum ditemukan.

Archaea kemungkinan besar memiliki cara cerdik lain untuk menghasilkan energi yang belum kita temukan.

Penelitian ini dipublikasikan di sel.