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为什么一只好奇的甲壳类动物能保守从木材中制造可再生能源的秘密?

导读 研究好奇的食木甲壳类动物消化系统的科学家发现,这可能是木材可持续转化为生物燃料的关键。格里布是一种小型海洋无脊椎动物,已经发展成为

研究好奇的食木甲壳类动物消化系统的科学家发现,这可能是木材可持续转化为生物燃料的关键。

格里布是一种小型海洋无脊椎动物,已经发展成为一种重要的生态角色。他们用大量的木材从河口供应到大海。

它们也可能是一种海洋威胁,消耗船只和码头的木材,并在此过程中造成相当大的破坏。

到目前为止,如何突破木质素——包裹构成木材的糖聚合物的高抗性涂层——的问题一直是个谜。

约克大学领导的一个科学家小组研究了后遗症,发现血蓝蛋白——一种与无脊椎动物血液一样呈蓝色的蛋白质——对它们从木材中提取糖的能力至关重要。

这一发现使研究人员更接近于确定更便宜和更可持续的工具,将木材转化为低碳燃料——有望替代煤炭和石油等化石燃料。

血红蛋白是一组蛋白质,它以在无脊椎动物中以类似于动物血红蛋白的方式运输氧气而闻名。血红蛋白通过与铁原子结合来结合氧,使血液呈现红色;血红蛋白利用铜原子产生蓝色。

氧气是一种非常活跃的化学物质,它能够利用血红蛋白的氧化能力来攻击将木材结合在一起的木质素键。

这项研究涉及来自约克大学、朴茨茅斯大学、剑桥大学和圣保罗大学的研究团队。该研究表明,用血蓝蛋白处理木材可以使释放的糖量增加一倍以上——与目前工业上使用的热化学预处理消耗的昂贵和能量释放量相同。

来自约克大学生物系的西蒙麦昆-梅森教授领导着这个研究小组,他说:“格里布是已知唯一一种拥有无菌消化系统的动物。这使得他们的木材消化方法比研究更容易。其他消耗木材的生物,如白蚁,依靠成千上万的肠道微生物来消化它们。”

“我们发现,在使用血蓝蛋白破坏木质素的结构之前,格里布会将木头嚼成非常小的碎片。GH7酶,真菌用来分解木材的同组酶,然后可以突破释放糖分。”

随着采取全球行动应对气候变化的压力越来越大,许多国家正在通过转向生物燃料等可再生能源来快速脱碳。

木本植物生物质是地球上最丰富的可再生碳资源。与利用粮食作物生产生物燃料不同,它的使用不会与全球粮食安全发生冲突。

论文的合著者、生物系的尼尔布鲁斯教授说:“从长远来看,这一发现可能有助于减少预处理木材将其转化为生物燃料所需的能源。

“血红素的纤维素酶增强效果与工业上热化学预处理生物质水解相当,为生物基燃料和化工生产提供了新的选择。”

该报告的主要作者Katrin Besser博士补充说:“观察大自然如何适应挑战是非常有趣的。这一发现进一步证明了血蓝蛋白是一种多功能的蛋白质。”

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