為什么一只好奇的甲殼類動(dòng)物能保守用木材制造可再生能源的秘密？

研究以木材為食的好奇甲殼類動(dòng)物消化系統(tǒng)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這可能是木材可持續(xù)轉(zhuǎn)化為生物燃料的關(guān)鍵。

Gribble是一種小型海洋無脊椎動(dòng)物。它們已經(jīng)發(fā)展成為重要的生態(tài)角色。他們使用大量從河口被沖入海中的木材。

它們也可能是一種海洋威脅，消耗船只和碼頭的木材，并在此過程中造成相當(dāng)大的損害。

到目前為止，如何突破木質(zhì)素這個(gè)構(gòu)成木材的高抗性糖聚合物涂層的問題一直是個(gè)謎。

約克大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組研究了后遺癥，發(fā)現(xiàn)血藍(lán)蛋白——與無脊椎動(dòng)物的血藍(lán)蛋白相同的蛋白質(zhì)——對(duì)它們從木材中提取糖的能力至關(guān)重要。

這一發(fā)現(xiàn)使研究人員更接近于找到更便宜、更可持續(xù)的工具，將木材轉(zhuǎn)化為低碳燃料——有望替代煤炭和石油等化石燃料。

血紅蛋白是一組蛋白質(zhì)，以其在無脊椎動(dòng)物中以類似于動(dòng)物血紅蛋白的方式運(yùn)輸氧氣的功能而聞名。血紅蛋白通過與鐵原子結(jié)合與氧結(jié)合，使血液變紅；血紅蛋白利用銅原子產(chǎn)生藍(lán)色。

氧是一種高度活性的化學(xué)物質(zhì)，它有能力利用血紅蛋白的氧化能力來攻擊將木材結(jié)合在一起的木質(zhì)素鍵。

這項(xiàng)研究涉及來自約克大學(xué)、樸茨茅斯大學(xué)、劍橋大學(xué)和圣保羅大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)。研究表明，用血藍(lán)蛋白處理木材可以使釋放的糖量增加一倍以上——這與目前工業(yè)上使用的熱化學(xué)預(yù)處理消耗的昂貴和能量釋放量相同。

約克大學(xué)生物系的西蒙麥昆-梅森教授領(lǐng)導(dǎo)著這個(gè)研究小組，他說：“格里布爾是已知的唯一一種消化系統(tǒng)無菌的動(dòng)物。這使得他們的木材消化方法比研究更容易。其他消耗木材的生物，如白蟻，依靠成千上萬的腸道微生物來消化它們?！?

“我們發(fā)現(xiàn)，在使用血藍(lán)蛋白破壞木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)之前，Gribble把木頭嚼成了非常小的碎片。GH7酶，真菌用來分解木材的同一組酶，然后可以突破并釋放糖。”

隨著應(yīng)對(duì)氣候變化的全球行動(dòng)的壓力越來越大，許多國(guó)家正在通過轉(zhuǎn)向生物燃料等可再生能源來快速脫碳。

木質(zhì)生物質(zhì)是地球上最豐富的可再生碳資源。與使用糧食作物生產(chǎn)生物燃料不同，它的使用不會(huì)與全球糧食安全相沖突。

這篇論文的合著者、生物系的尼爾布魯斯教授說：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于減少木材預(yù)處理將其轉(zhuǎn)化為生物燃料所需的能量。

“血紅素的纖維素酶增強(qiáng)作用相當(dāng)于工業(yè)上生物質(zhì)水解的熱化學(xué)預(yù)處理，為生物基燃料和化工生產(chǎn)提供了新的選擇?！?

該報(bào)告的主要作者卡特琳貝瑟博士補(bǔ)充說：“觀察大自然如何適應(yīng)挑戰(zhàn)非常有趣。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證明血藍(lán)蛋白是一種多功能的蛋白質(zhì)?！?

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