Научници откривају да трећи облик живота ствара енергију на „изванредне“ начине

Међународни тим истраживача открио је да најмање девет типова археја, из групе једноћелијских организама којима недостају структуре везане за унутрашње мембране, производе водоник користећи ензиме за које се сматра да постоје само у друга два облика живота.

Археје, схватили су, не само да имају ензиме који користе водоник у поређењу са бактеријама и еукариотима, већ су њихови ензими за конзумирање и производњу водоника такође описани као најкомплекснији до сада.

Мали и моћни, ови ензими су омогућили архејама да преживе и напредују у неким од најсуровијих окружења на Земљи у којима се налази мало или нимало кисеоника.

„Људи су тек недавно почели да размишљају о коришћењу водоника као извора енергије, али археје то раде милијарду година“, каже Пок Ман Лијунг, микробиолог са Универзитета Монаш у Аустралији који је са колегама водио нову студију.

„Биотехнолози сада имају прилику да преузму инспирацију и механизам из археја за индустријски производњу водоника“, додао је.

Водоник је најзаступљенији елемент у Универзуму и користи се широм света за прављење ђубрива и других хемикалија, обраду метала, прераду хране и пречишћавање горива.

Али, будућност водоника лежи у складиштењу енергије и производњи челика, који би се могли производити са нултом емисијом ако се обновљива енергија користи за претварање материјала као што је вода у гас водоник.

Микроорганизми производе и ослобађају гас водоник за потпуно различите сврхе, углавном за уклањање вишка електрона произведених током ферментације, процеса у којем организми извлаче енергију из угљених хидрата као што су шећери.

Ензими који се користе за конзумирање или производњу молекула водоника називају се хидрогеназе и први пут су свеобухватно испитани пре само осам година. Од тада је забележен велики број познатих микробних врста, посебно археја, које се крију у екстремним окружењима, као што су топли извори, вулкани и дубокоморски отвори.

Међутим, већина археја је позната само по деловима њиховог генетског кода а многе нису култивисане у лабораторији јер је то веома тешко учинити.

Тако су микробиолог са Универзитета Монаш Крис Грининг и његове колеге тражили ген који кодира део једне врсте хидрогеназе, брзо делујуће (FeFe) хидрогеназе, у више од 2.300 кластера археалних врста наведених у глобалној бази података.

Затим су убацили добијене ензиме у бактерије ешерихије коли како би проверили да ли су ти гени заправо функционални, и да ли производе хидрогеназе способне да катализују реакције водоника у њиховом сурогат домаћину.

Корак ка разумевању настанка еукариота

„Наше откриће нас доводи корак ближе разумевању како је овај кључни процес довео до настанка свих еукариота, укључујући и људе“, каже Лијунг.

Еукариоти су организми чије ћелије садрже језгро и органеле везане за мембрану, као што су на пример митохондрије.

Сматра се да су сви еукариоти настали из споја анаеробне археје и бактерије коју је „прогутала“ пре више милијарди година. Друга, много каснија ендосимбиоза тада је довела до настанка претка биљака, са хлоропластима.

Грининг, Лијунг и њихове колеге пронашли су генетска упутства за (FeFe) хидрогеназе у девет археалних типова и потврдили да су заиста активни у тим микроорганизмима.

Али за разлику од бактерија и еукариота, даље анализе су показале да археје састављају „изванредне хибридне комплексе" за своје потребе производње водоника, спајајући две врсте хидрогеназа заједно.

„Ови налази откривају нове метаболичке адаптације археја, модернизоване катализаторе за биотехнолошки развој и изненађујуће испреплетену еволуциону историју између два главна ензима који метаболишу водоник", пишу чланови тима истраживача у свом раду.

Многи од каталогизованих генома археја анализираних у овој студији су, међутим, некомплетни и ко зна колико још врста тек треба да буде откривено.

Више је него вероватно да археје крију и друге генијалне начине стварања енергије које тек треба да пронађемо. Истраживање је објављено у часопису Cell.