Une troisième forme de vie produit de l’énergie de manière « remarquable », découvrent les scientifiques : ScienceAlert

Alors que le monde passe à l’hydrogène vert et à d’autres sources d’énergie renouvelables, les scientifiques ont découvert que les archées – La troisième forme de vie Après les bactéries et les eucaryotes, ils produisent de l’énergie à partir d’hydrogène gazeux et d’enzymes « radicalaires » depuis des milliards d’années.

Plus précisément, l’équipe internationale de chercheurs a découvert qu’au moins neuf phylums de AntiqueL’hydrogène, un domaine d’organismes unicellulaires dépourvus de structures internes liées à la membrane, produit de l’hydrogène gazeux à l’aide d’enzymes que l’on pense être présentes uniquement dans les deux autres formes de vie.

Ils ont réalisé que les archées ont non seulement des enzymes utilisant l’hydrogène plus petites que les bactéries et EucaryotesMais ses enzymes permettant de consommer et de produire de l’hydrogène sont également les plus complexes à ce jour.

Ces enzymes petites mais puissantes semblent avoir permis aux archées de survivre et de prospérer dans certains des environnements les plus hostiles de la planète, où il y a peu ou pas d’oxygène.

« Les humains n’ont commencé que récemment à penser à l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie, mais les archées le font depuis un milliard d’années. » Il dit Bok Man Leung, microbiologiste à l’Université Monash en Australie, qui a codirigé l’étude.

« Les biotechnologues ont désormais la possibilité de s’inspirer de ces archées pour produire de l’hydrogène de manière synthétique. »

L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers Utilisé dans le monde entier Pour fabriquer des engrais et d’autres produits chimiques, traiter des minéraux, transformer des aliments et raffiner des carburants.

Mais l’avenir de l’hydrogène réside dans le stockage de l’énergie et dans la production d’acier, qui peuvent être produits sans émissions. Si des énergies renouvelables sont utilisées Pour convertir des substances telles que l’eau en hydrogène gazeux.

Microorganismes Production et rejet d’hydrogène gazeux (H₂) Dans des buts complètement différents, principalement pour se débarrasser des électrons en excès produits pendant FermentationIl s’agit d’un processus par lequel les organismes extraient de l’énergie des glucides tels que les sucres sans oxygène.

Enzymes utilisées pour consommer ou produire H₂ Appelé Hydrogénaseet ont été étudiés de manière exhaustive à travers l’arbre de vie pour la première fois Il y a seulement huit ans. Depuis lors, le nombre d’espèces microbiennes connues a considérablement augmenté, en particulier les archées, qui se cachent dans des environnements extrêmes, tels que les sources chaudes, les volcans et les cheminées des grands fonds.

Cependant, la plupart des archées ne sont connues qu’à partir de parties de leur code génétique trouvées dans ces environnements, et beaucoup n’ont pas été cultivées en laboratoire car cela est trop difficile.

Chris Greening, microbiologiste à l’Université Monash, et ses collègues ont donc recherché la partie qui code le gène d’un type d’hydrogénase à action rapide. [FeFe] hydrogénase, dans plus de 2 300 groupes d’espèces archéennes répertoriés dans une base de données mondiale.

Ils ont ensuite chargé AlphaFold2 de Google de prédire la structure des enzymes codées et d’exprimer ces enzymes dans… bactérie coli Les bactéries, pour confirmer que ces gènes étaient bien fonctionnels, ont produit des hydrogénases capables de catalyser des réactions hydrogène chez leur hôte de substitution.

« Nos découvertes nous rapprochent de la compréhension de la façon dont ce processus crucial a donné naissance à tous les eucaryotes, y compris les humains. » Il dit.

Les eucaryotes sont des organismes vivants dont les cellules contiennent un noyau et des organites liés à la membrane, comme les mitochondries et d’autres usines cellulaires utiles.

On pense que tous les eucaryotes sont nés de l’union d’archées anaérobies avec des bactéries qui les ont dévorées il y a des milliards d’années. La seconde endosymbiose, bien plus tardive, a donné naissance à l’ancêtre des plantes, avec les chloroplastes.

Greening, Leung et leurs collègues ont trouvé les instructions génétiques pour [FeFe] Les hydrogénases présentes dans neuf phylums archéens ont confirmé qu’elles sont effectivement actives dans ces micro-organismes, ce qui en fait trois des trois domaines de la vie qui utilisent ces types d’enzymes pour produire de l’hydrogène.

Mais contrairement aux bactéries et aux eucaryotes, des analyses plus approfondies ont montré que les archées assemblent des « complexes hybrides exquis » pour répondre à leurs besoins de production d’hydrogène, en fusionnant deux types d’hydrogénases.

« Ces résultats révèlent de nouvelles adaptations métaboliques pour les archées, simplifiant H₂ Des catalyseurs pour le développement de la biotechnologie et une histoire évolutive étonnamment liée entre les deux principaux H₂Equipe « Enzymes métaboliques » Écrire dans leur article.

Cependant, bon nombre des génomes d’archées catalogués et analysés dans cette étude sont incomplets et qui sait combien d’espèces supplémentaires doivent encore être découvertes.

Les archées possèdent probablement d’autres moyens ingénieux de produire de l’énergie que nous n’avons pas encore découverts.

La recherche a été publiée dans cellule.