Terceira forma de vida produz energia de maneiras “notáveis”, descobrem cientistas: WebCuriosos

À medida que o mundo se volta para o hidrogénio verde e outras fontes de energia renováveis, os cientistas descobriram que archaea – a terceira forma de vida depois das bactérias e dos eucariotas – têm produzido energia utilizando gás hidrogénio e enzimas “ultramínimas” durante milhares de milhões de anos.

Especificamente, a equipe internacional de pesquisadores descobriu que pelo menos nove filos de arquéiaum domínio de organismos unicelulares sem estruturas internas ligadas à membrana, produzem gás hidrogênio usando enzimas que se acredita existirem apenas nas outras duas formas de vida.

Archaea, eles perceberam, não só têm as menores enzimas que usam hidrogênio em comparação com bactérias e eucariotosmas suas enzimas para consumir e produzir hidrogênio também são as mais complexas caracterizadas até agora.

Pequenas e poderosas, estas enzimas aparentemente permitiram que as archaea sobrevivessem e prosperassem em alguns dos ambientes mais hostis da Terra, onde pouco ou nenhum oxigénio é encontrado.

“Os humanos só recentemente começaram a pensar em usar o hidrogénio como fonte de energia, mas as archaea já o fazem há mil milhões de anos,” diz Pok Man Leung, microbiologista da Universidade Monash, na Austrália, que co-liderou o estudo.

“Os biotecnólogos agora têm a oportunidade de se inspirar nessas arqueas para produzir hidrogênio industrialmente.”

O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e é usado globalmente para produzir fertilizantes e outros produtos químicos, tratar metais, processar alimentos e refinar combustíveis.

Mas o futuro do hidrogénio reside no armazenamento de energia e na produção de aço, que poderia ser produzido com zero emissões se for utilizada energia renovável para converter materiais como água em gás hidrogênio.

Microrganismos produzir e liberar gás hidrogênio (H₂) para propósitos totalmente diferentes, principalmente para descartar o excesso de elétrons produzidos durante fermentaçãoum processo pelo qual os organismos extraem energia de carboidratos, como açúcares, sem oxigênio.

Enzimas usadas para consumir ou produzir H₂ são chamados hidrogenasese eles foram examinados pela primeira vez de forma abrangente na árvore da vida há apenas oito anos. Desde então, o número de espécies microbianas conhecidas explodiu, especialmente archaea, que se escondem em ambientes extremos, como fontes termais, vulcões e fontes de águas profundas.

No entanto, a maioria das archaea são conhecidas apenas a partir de pedaços do seu código genético encontrados nestes ambientes, e muitas não foram cultivadas em laboratório porque é muito difícil fazê-lo.

Então, o microbiologista da Monash University, Chris Greening, e seus colegas procuraram o gene que codifica parte de um tipo de hidrogenase, de ação rápida. [FeFe] hidrogenases, em mais de 2.300 grupos de espécies de arqueas listadas em um banco de dados global.

Em seguida, eles encarregaram o AlphaFold2 do Google de prever a estrutura das enzimas codificadas e expressaram essas enzimas em E. coli bactérias, para verificar se esses genes eram realmente funcionais e produziam hidrogenases capazes de catalisar reações de hidrogênio em seu hospedeiro substituto.

“Nossa descoberta nos aproxima um passo da compreensão de como esse processo crucial deu origem a todos os eucariotos, incluindo os humanos”, disse Leung. diz.

Eucariontes são organismos cujas células contêm um núcleo e organelas ligadas à membrana, como mitocôndrias e outras fábricas celulares úteis.

Acredita-se que todos os eucariotos tenham surgido da união de uma archaea anaeróbica e de uma bactéria que ela engoliu há bilhões de anos. Uma segunda endossimbiose, muito posterior, deu origem ao ancestral das plantas, os cloroplastos.

Greening, Leung e seus colegas encontraram as instruções genéticas para [FeFe] hidrogenases em nove filos de arqueas e confirmou que elas são de fato ativas nesses microrganismos – tornando-se três dos três domínios da vida que usam esses tipos de enzimas para produzir hidrogênio.

Mas, ao contrário das bactérias e dos eucariontes, análises posteriores mostraram que as archaea montam “complexos híbridos notáveis” para as suas necessidades de produção de hidrogénio, fundindo dois tipos de hidrogenases.

“Essas descobertas revelam novas adaptações metabólicas de archaea, H simplificado₂ catalisadores para o desenvolvimento biotecnológico e uma história evolutiva surpreendentemente entrelaçada entre os dois principais H₂-metabolizando enzimas”, a equipe escreve em seu jornal.

Muitos dos genomas catalogados de archaea analisados ​​neste estudo estão, no entanto, incompletos, e quem sabe quantas espécies ainda estão por descobrir.

É mais do que provável que as archaea abriguem outras formas engenhosas de produzir energia que ainda não descobrimos.

A pesquisa foi publicada em Célula.