《Cell》重写基础生物学教科书：第三种生命如何产生能量的秘密

　　

科学家揭开了第三种生命如何产生能量的秘密。

一个国际科学小组通过展示古生菌如何利用氢气，重新定义了我们对古生菌的理解。古生菌是20亿年前人类的微生物祖先。

发表在《细胞》杂志上的研究结果解释了这些微小的生命形式是如何通过消耗和产生氢来产生能量的。这种简单而可靠的策略使它们能够在地球上一些最恶劣的环境中茁壮成长数十亿年。

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，包括Chris Greening教授、Jill Banfield教授和Bob Leung博士，他们重写了基础生物学的教科书。

Bob Leung博士说，这一关于地球上最古老的存在形式之一的发现也可能支持人类的存在，包括设计新的方法来利用氢来实现未来的绿色经济。

“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，有三个生命 "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，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（[FeFe]-hydrogenases.）。

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。

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，我们从大自然中知道，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。