Un team scientifico internazionale ha ridefinito la nostra comprensione degli archaea, un antenato microbico dell’uomo vissuto due miliardi di anni fa, mostrando come utilizzano l’idrogeno gassoso. I risultati, pubblicati su Cell, spiegano come queste minuscole forme di vita producono energia consumando e producendo idrogeno. Questa strategia semplice ma affidabile ha permesso loro di prosperare in alcuni degli ambienti più ostili della Terra per miliardi di anni.
Lo studio
L’articolo, condotto dagli scienziati del Monash University Biomedicine Discovery Institute, tra cui il professor Chris Greening, la professoressa Jill Banfield e il dottor Bob Leung, riscrive il libro di testo sulla biologia di base.
Il dottor Bob Leung ha affermato che questa scoperta su una delle forme di esistenza più antiche della Terra potrebbe anche supportare l’esistenza umana, inclusa l’ideazione di nuovi modi di utilizzare l’idrogeno per una futura economia verde.
“Gli esseri umani hanno iniziato solo di recente a pensare all’utilizzo dell’idrogeno come fonte di energia, ma gli archaea lo fanno da un miliardo di anni. I biotecnologi ora hanno l’opportunità di trarre ispirazione da questi archaea per produrre idrogeno a livello industriale.”
I tre “domini” della vita
Al vertice della piramide della vita, ci sono tre “domini” della vita: eucarioti (in cui rientrano animali, piante e funghi), batteri e archaea. Gli Archaea sono organismi unicellulari che possono vivere negli ambienti più estremi della Terra. La teoria scientifica più ampiamente accettata suggerisce anche che gli eucarioti, come gli esseri umani, si siano evoluti da un ceppo molto antico di archaea che si è fuso con una cellula batterica attraverso lo scambio di gas idrogeno .
“La nostra scoperta ci avvicina ulteriormente alla comprensione di come questo processo cruciale abbia dato origine a tutti gli eucarioti, compresi gli esseri umani“, afferma Leung.
Il team ha analizzato i genomi di migliaia di archaea alla ricerca di enzimi che producono idrogeno e poi ha prodotto gli enzimi in laboratorio per studiarne le caratteristiche. Hanno scoperto che alcuni archaea utilizzano tipi insoliti di enzimi chiamati [FeFe]-idrogenasi.
Gli archaea che producono questi enzimi che utilizzano l’idrogeno sono stati trovati in molti degli ambienti più difficili della Terra, tra cui sorgenti termali , giacimenti di petrolio e profondità sotto il fondale marino.
La terza “forma di vita”
Si pensava che queste idrogenasi fossero limitate solo a due “domini” della vita: eucarioti e batteri. Qui, il team ha dimostrato che sono presenti per la prima volta negli archaea e che sono notevolmente diversi nella loro forma e funzione.
Non solo gli archaea hanno gli enzimi che utilizzano l’idrogeno più piccoli, ma hanno anche gli enzimi che utilizzano l’idrogeno più complessi.
L’articolo mostra che alcuni archaea hanno gli enzimi produttori di idrogeno più piccoli di qualsiasi forma di vita sulla Terra. Ciò potrebbe offrire soluzioni semplificate per la produzione di idrogeno biologico in ambienti industriali.
Il professor Chris Greening ha affermato che queste scoperte su come gli archeobatteri utilizzano l’idrogeno hanno potenziali applicazioni per la transizione verso un’economia verde.
“L’industria attualmente utilizza preziosi catalizzatori chimici per utilizzare l’idrogeno. Tuttavia, sappiamo dalla natura che il funzionamento dei catalizzatori biologici può essere altamente efficiente e resiliente. Possiamo usarli per migliorare il modo in cui utilizziamo l’idrogeno?”
Con origini antiche e potenziali applicazioni nel campo della biotecnologia, gli archaea continuano ad affascinare i ricercatori e offrono strade promettenti per ulteriori scoperte e traduzioni.
