研究團隊揭開第三種生命形式如何產(chǎn)生能量的秘密。圖片來源：莫納什大學(xué)

科技日報記者?張夢然

古細菌是人類20億年前的“微生物祖先”。發(fā)表在新一期《細胞》雜志上的一項研究結(jié)果，或可改寫基礎(chǔ)生物學(xué)教科書：其解釋了這些微小的生命形式如何通過消耗和產(chǎn)生氫來制造能量。正是這種簡單而可靠的策略，使它們能在地球上一些最惡劣的環(huán)境中茁壯成長數(shù)十億年。

人類近年來才開始考慮使用氫氣作為能源，但古細菌這樣做已有十億年了。生物技術(shù)專家現(xiàn)在有機會從這些古細菌中汲取靈感來生產(chǎn)氫氣。澳大利亞莫納什大學(xué)生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所團隊成員表示，這一關(guān)于地球上最古老生存形式的發(fā)現(xiàn)，可能對未來綠色經(jīng)濟領(lǐng)域有重大啟示。

在生命金字塔的頂端有三個“領(lǐng)域”：真核生物、細菌和古細菌。古細菌是單細胞生物，可以在地球上最極端的環(huán)境中生活。一個被廣泛接受的科學(xué)理論表明，真核生物（如人類）是從非常古老的古細菌譜系進化而來的，通過交換氫氣與細菌細胞融合。

此次團隊分析了數(shù)千種古細菌的基因組以尋找特殊的酶，然后在實驗室中生產(chǎn)這些酶并研究它們的特性。他們發(fā)現(xiàn)一些古細菌使用了一種不尋常的酶，其被命名為[FeFe]-氫化酶。制造這些酶的古細菌存在于許多極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，譬如溫泉、油藏和海底深處。

這些氫化酶的存在，一直以來被認為僅限于生命的兩個“領(lǐng)域”：真核生物和細菌，現(xiàn)在首次證明它們也存在于古細菌中。它們在形式和功能上非常多樣化，不僅有最小的產(chǎn)氫酶，也有最復(fù)雜的產(chǎn)氫酶。

新發(fā)現(xiàn)使人們更接近于理解包括人類在內(nèi)的所有真核生物起源這一關(guān)鍵過程。同時，這項研究還表明，這些古細菌有潛力為工業(yè)環(huán)境中的生物制氫提供簡化的解決方案，在向綠色經(jīng)濟過渡方面具有潛在的應(yīng)用價值。

總編輯圈點

當下，氫的生產(chǎn)、儲存和利用方興未艾，可謂人類發(fā)展新能源科技的重要成果之一。然而誰能想到，早在20億年前，不起眼的古細菌就已通過消耗和產(chǎn)生氫氣來制造能量，令人不得不感嘆大自然之神奇。人類歷史上，諸多重要科技成果的研發(fā)，都曾從自然界獲得啟發(fā)。既然如此，不妨向這些古細菌“拜師取經(jīng)”，深入研究它們消耗和產(chǎn)生氫氣的生命機制，或許能給氫能科技的發(fā)展帶來新靈感。