Một nhóm khoa học quốc tế đã xác định lại hiểu biết của chúng ta về vi khuẩn cổ, tổ tiên vi sinh vật của con người từ hai tỷ năm trước, bằng cách chỉ ra cách chúng sử dụng khí hydro.
Tín dụng: Unsplash/CC0 Miền công cộng
Các phát hiện được công bố trên tạp chí Cell, giải thích cách những dạng sống nhỏ bé này tạo ra năng lượng bằng cách tiêu thụ và sản xuất hydro. Chiến lược đơn giản nhưng đáng tin cậy này đã cho phép chúng phát triển mạnh ở một số môi trường khắc nghiệt nhất Trái đất trong hàng tỷ năm.
Bài báo, dẫn đầu bởi các nhà khoa học của Viện Khám phá Y sinh Đại học Monash, bao gồm Giáo sư Chris Greening, Giáo sư Jill Banfield và Tiến sĩ Bob Leung, viết lại sách giáo khoa về sinh học cơ bản.
Tiến sĩ Bob Leung cho biết khám phá này về một trong những dạng tồn tại cổ xưa nhất của Trái đất cũng có thể hỗ trợ sự tồn tại của con người, bao gồm cả việc nghĩ ra những cách mới để sử dụng hydro cho nền kinh tế xanh trong tương lai.
"Con người chỉ mới bắt đầu nghĩ đến việc sử dụng hydro làm nguồn năng lượng gần đây, nhưng vi khuẩn cổ đã làm điều đó hàng tỷ năm. Các nhà công nghệ sinh học giờ đây có cơ hội lấy cảm hứng từ những vi khuẩn cổ này để sản xuất hydro một cách công nghiệp."
Ở đỉnh cao nhất của kim tự tháp sự sống, có ba "lĩnh vực" của sự sống: sinh vật nhân chuẩn (động vật, thực vật và nấm rơi vào), vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Archaea là những sinh vật đơn bào có thể sống trong những môi trường khắc nghiệt nhất trên Trái đất. Lý thuyết khoa học được chấp nhận rộng rãi nhất cũng cho rằng sinh vật nhân chuẩn, chẳng hạn như con người, đã tiến hóa từ một dòng vi khuẩn cổ xưa hợp nhất với tế bào vi khuẩn thông qua trao đổi khí hydro.
Leung nói: “Phát hiện của chúng tôi đưa chúng tôi đến một bước gần hơn để hiểu được quá trình quan trọng này đã phát sinh ra tất cả các sinh vật nhân chuẩn như thế nào, bao gồm cả con người”.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích bộ gen của hàng nghìn vi khuẩn cổ để sản xuất enzyme sản xuất hydro và sau đó tạo ra các enzyme này trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu đặc điểm của chúng. Họ phát hiện ra rằng một số vi khuẩn cổ sử dụng các loại enzym khác thường gọi là [FeFe]-hydrogenase.
Vi khuẩn cổ tạo ra các enzyme sử dụng hydro này được tìm thấy ở nhiều môi trường thách thức nhất trên Trái đất, bao gồm suối nước nóng, hồ chứa dầu và sâu dưới đáy biển.
Những hydroase này được cho là chỉ giới hạn ở hai "lĩnh vực" của sự sống: sinh vật nhân chuẩn và vi khuẩn. Tại đây, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng lần đầu tiên chúng hiện diện ở vi khuẩn cổ và chúng rất đa dạng về hình thức cũng như chức năng.
Vi khuẩn cổ không chỉ có các enzyme sử dụng hydro nhỏ nhất mà còn có các enzyme sử dụng hydro phức tạp nhất.
Bài báo cho thấy một số vi khuẩn cổ có enzyme sản xuất hydro nhỏ nhất so với bất kỳ dạng sống nào trên Trái đất. Điều này có thể cung cấp các giải pháp hợp lý để sản xuất hydro sinh học trong môi trường công nghiệp.
Giáo sư Chris Greening cho biết những khám phá này về cách vi khuẩn cổ sử dụng hydro có những ứng dụng tiềm năng để chuyển đổi sang nền kinh tế xanh.
"Ngành công nghiệp hiện đang sử dụng các chất xúc tác hóa học quý giá để sử dụng hydro. Tuy nhiên, từ tự nhiên, chúng ta biết rằng chức năng của chất xúc tác sinh học có thể hoạt động hiệu quả và có khả năng phục hồi cao. Liệu chúng ta có thể sử dụng những chất xúc tác này để cải thiện cách chúng ta sử dụng hydro không?"
Với nguồn gốc xa xưa và những ứng dụng tiềm năng trong công nghệ sinh học, vi khuẩn cổ tiếp tục thu hút các nhà nghiên cứu và nắm giữ những con đường đầy hứa hẹn cho những khám phá và dịch thuật sâu hơn.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
