Биологи спустя 40 лет подтвердили гипотезу запасания энергии в клетке
Logo
Cover

Биологи обнаружили новый способ запасания энергии в клетках, основанный на восстановлении водорода. Процесс был теоретически описан около 40 лет назад, но «увидеть» его удалось лишь сейчас. Пока «водородный цикл» обнаружен только у одной группы микроорганизмов. Но ученые уверены, что он играет важную роль в глобальном круговороте веществ.

Всем живым организмам необходима энергия для движения, роста и размножения. Обычно клетки запасают ее в виде молекул АТФ, которые «заряжаются» от межмембранного химического градиента в митохондриях. Исследователям хорошо известны подробности работы этих химических циклов.

В 1981 году ученый по имени Гарри Пек предположил, что этому пути есть альтернатива. Он заметил, что водород легко проходит сквозь мембраны и описал механизм, в котором его молекулы концентрируются на внешней мембране клетки и под действием ферментов превращаются в ионы. Это позволило бы создать градиент для экономного накопления энергии. Пек назвал этот гипотетический процесс водородным циклом.

Тогда гипотеза не нашла признания у коллег, отмечает phys.org. По их мнению, восстановление водорода — слишком сложный процесс для клетки. Однако спустя почти сорок лет ученые обнаружили подтверждение теории Пека.

Это сделали исследователи, которые занимались изучением метанобразующих микроорганизмов. Эти существа извлекают из водорода энергию, необходимую для роста и размножения. Ключевой элемент их метаболизма — набор ферментов-гидрогеназ. Если отключить их работу, организм погибнет.

Ученые заметили, что умершие метанобразующие бактерии выделяют большое количество водорода. Анализ показал, что причиной их гибели стала потеря возможности восстанавливать водород. Это стало первым экспериментальным доказательством идеи Гарри Пека о водородном цикле.

Пока реальность этого механизма доказана только для метанобразуюших микроорганизмов. Однако ученые уверены, что сходные процессы характерны и для множества других видов. Более того, они могут играть важную роль в глобальных экологических циклах, в том числе углеродном. 

Процессы биологического производства и запасания энергии считаются хорошо изученными. Тем не менее, природа и здесь постоянно подбрасывает ученым новые сюрпризы. Так, недавно биологи описали совершенно новый тип фотосинтеза. В отличие от привычных вариантов, в нем используется ближнее инфракрасное излучение. Уникальный метаболизм характерен для цианобактерий.