Ученые, изучающие пищеварительную систему любопытного ракообразного, питающегося деревом, обнаружили, что она может быть ключом к устойчивому преобразованию древесины в биотопливо.
Грибблы - это мелкие морские беспозвоночные, которые в процессе эволюции выполняли важную экологическую роль, питаясь обильными запасами древесины, смываемой в море из устьев рек.
Они также могут быть чем-то вроде морской угрозы, поедая древесину лодок и пирсов и причиняя при этом значительный ущерб.
До сих пор вопрос о том, как лигнин пробивается сквозь лигнин - высокостойкое покрытие, которое покрывает полимеры сахара, из которых состоит древесина, - оставался загадкой.
Группа ученых под руководством Йоркского университета изучила заднюю кишку грызунов и обнаружила, что гемоцианины - те же самые белки, которые окрашивают кровь беспозвоночных в синий цвет - имеют решающее значение для их способности извлекать сахара из древесины..
Открытие приближает исследователей к поиску более дешевых и экологически безопасных инструментов для преобразования древесины в топливо с низким содержанием углерода - многообещающую альтернативу ископаемому топливу, такому как уголь и нефть.
Гемоцианины представляют собой группу белков, более известных своей ролью в транспортировке кислорода у беспозвоночных подобно гемоглобину у животных. В то время как гемоглобин связывает кислород через его связь с атомами железа, придавая крови красный цвет; гемоцианины делают это с атомами меди, создавая синий цвет.
Кислород является очень реактивным химическим веществом, и Гриббл использовал окислительные способности гемоцианинов для разрушения связей лигнина, скрепляющих древесину.
Исследование, в котором приняли участие группы из университетов Йорка, Портсмута, Кембриджа и Сан-Паулу, показало, что обработка древесины гемоцианинами позволяет более чем вдвое увеличить количество сахара, которое может быть выделено. с дорогостоящей и энергоемкой термохимической предварительной обработкой, используемой в настоящее время в промышленности.
Профессор Саймон МакКуин-Мейсон с кафедры биологии Йоркского университета, возглавлявший исследовательскую группу, сказал: «Грибблы - единственные известные животные со стерильной пищеварительной системой. пищеварение легче изучить, чем у других питающихся древесиной существ, таких как термиты, которые полагаются на тысячи кишечных микробов, чтобы сделать за них пищеварение».
"Мы обнаружили, что Гриббл жует древесину на очень мелкие кусочки, прежде чем использовать гемоцианины для разрушения структуры лигнина. сахара."
В связи с растущим давлением, требующим принятия глобальных мер по борьбе с изменением климата, многие страны быстро пытаются избавиться от углерода, переключаясь на возобновляемые источники энергии, такие как биотопливо.
Биомасса древесных растений является самым распространенным возобновляемым углеродным ресурсом на планете, и, в отличие от использования продовольственных культур для производства биотоплива, ее использование не противоречит глобальной продовольственной безопасности.
Соавтор статьи, профессор Нил Брюс с кафедры биологии, сказал: «В долгосрочной перспективе это открытие может быть полезным для снижения количества энергии, необходимой для предварительной обработки древесины для ее преобразования в биотопливо.
"Эффект гемоцианина, усиливающий целлюлазу, был эквивалентен эффекту термохимической предварительной обработки, используемой в промышленности для обеспечения гидролиза биомассы, предлагая новые возможности для производства биотоплива и химикатов."
Ведущий автор отчета, доктор Катрин Бессер, добавила, что «удивительно наблюдать, как природа приспосабливается к вызовам, и это открытие доказывает, что гемоцианины являются невероятно универсальными и многофункциональными белками».