科學家發現，第三種生命形式以“非凡”的方式產生能量

隨著世界轉向綠色氫氣和其他可再生能源，科學家們發現，古細菌——第三種生命形式在細菌和真核生物之后——數十億年來一直在使用氫氣和“超微”酶制造能量。

具體來說，國際研究小組發現，至少有九個門古細菌，缺乏內部膜結合結構的單細胞生物域，使用被認為僅存在于其他兩種生命形式的酶產生氫氣。

他們意識到，與細菌相比，古細菌不僅具有最小的用氫酶，而且真核生物，但它們用于消耗和產生氫氣的酶也是迄今為止最復雜的表征。

這些酶小而強大，似乎使古細菌能夠在地球上一些最惡劣的環境中生存和茁壯成長，這些環境中幾乎沒有氧氣。

“人類最近才開始考慮使用氫氣作為能源，但古細菌已經這樣做了十億年，”說澳大利亞莫納什大學（Monash University）的微生物學家Pok Man Leung共同領導了這項研究。

“生物技術專家現在有機會從這些古細菌中汲取靈感，以工業方式生產氫氣。

氫是宇宙中最豐富的元素，是全球使用制造化肥和其他化學品、處理金屬、加工食品和提煉燃料。

但氫氣的未來在于儲能和煉鋼，這些都可以在零排放的情況下生產如果使用可再生能源將水等材料轉化為氫氣。

微生物產生和釋放氫氣（H₂)用于完全不同的目的，主要是處理在發酵，生物體在沒有氧氣的情況下從碳水化合物（如糖）中提取能量的過程。

用于消耗或產生 H 的酶₂被稱為氫化酶，并首先對生命之樹進行了全面調查僅僅八年前.從那時起，已知微生物物種的數量呈爆炸式增長，尤其是古細菌，它們隱藏在極端環境中，例如溫泉,火山和深海噴口.

然而，大多數古細菌只能從這些環境中發現的遺傳密碼塊中得知，而且許多古細菌沒有在實驗室中培養，因為它是很難做到.

因此，莫納什大學微生物學家克里斯·格林寧（Chris Greening）及其同事在全球數據庫中列出的2,300多個古細菌物種集群中尋找了一種氫化酶的基因編碼部分，即速效[FeFe]氫化酶。

然后他們給谷歌的任務是阿爾法折疊2預測編碼酶的結構，并在大腸桿菌細菌，以檢查這些基因實際上是功能性的，并產生能夠催化其替代宿主中的氫反應的氫化酶。

“我們的發現使我們更接近于理解這一關鍵過程如何產生包括人類在內的所有真核生物，”Leung說說.

真核生物是細胞含有細胞核和膜結合細胞器的生物，例如線粒體和其他有用的細胞工廠.

所有真核生物都被認為具有從聯盟中脫穎而出一種厭氧古細菌和一種細菌在數十億年前被吞噬。第二個，更晚的內共生產生了植物的祖先，葉綠體。

Greening，Leung和他們的同事在九個古細菌門中發現了[FeFe]氫化酶的遺傳指令，并證實它們確實在這些微生物中具有活性 - 使其成為使用這些酶制造氫氣的三個生命領域中的三個。

但與細菌和真核生物不同的是，進一步的分析表明，古細菌組裝了“非凡的雜交復合物”來滿足其制氫需求，將兩種類型的氫化酶融合在一起。

“這些發現揭示了古細菌的新代謝適應，流線型H₂生物技術發展的催化劑，以及兩個主要 H 之間令人驚訝的交織在一起的進化歷史₂-代謝酶，“該團隊在他們的論文中寫道.

然而，本研究中分析的許多編目的古細菌基因組都是不完整的，誰知道還有多少物種尚未被發現。

古細菌很可能擁有其他我們尚未發現的巧妙的能源制造方法。

該研究已發表在細胞.

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