科學家研究了一種奇特以木材為食的甲殼類動物消化系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)這種甲殼類動物可能掌握著將木材可持續(xù)轉(zhuǎn)化為生物燃料的關(guān)鍵。

格里布爾是一種小型海洋無脊椎動物，它們在進化過程中扮演著重要的生態(tài)角色，吞噬著從河口流入大海的大量木材。它們也可能是某種海洋威脅，消耗船只和碼頭的木材，并在此過程中造成相當大的破壞。到目前為止，木質(zhì)素是一種包裹在構(gòu)成木材的糖聚合物周圍的高度耐蝕涂層，而木質(zhì)素是如何被啃碎的，這個問題一直是個謎。由約克大學領(lǐng)導的這個科學家團隊研究了格里布爾狗的后腸，發(fā)現(xiàn)血青蛋白(制造無脊椎動物血液的蛋白質(zhì))對它們從木材中提取糖的能力至關(guān)重要。

博科園-科學科普：這一發(fā)現(xiàn)使研究人員更接近于找到更廉價、更可持續(xù)的工具，將木材轉(zhuǎn)化為低碳燃料：一種有望替代煤炭和石油等化石燃料的燃料。血青蛋白是一組蛋白質(zhì)，它們在無脊椎動物中以類似動物血紅蛋白的方式運輸氧氣。血紅蛋白通過與鐵原子的結(jié)合與氧結(jié)合，使血液呈現(xiàn)紅色;血青蛋白通過銅原子產(chǎn)生藍色來完成這一過程。氧是一種高度反應性的化學物質(zhì)，格里布爾利用血青蛋白的氧化能力攻擊將木材連接在一起的木質(zhì)素鍵。來自約克大學、樸茨茅斯大學、劍橋大學和圣保羅大學的研究團隊參與了這項研究，發(fā)現(xiàn)用血青素處理木材可以使糖的釋放量增加一倍以上——與目前工業(yè)上使用的昂貴且耗能的熱化學預處理釋放出的糖量相同。

來自約克大學生物系的西蒙·麥昆-梅森教授是該研究小組的負責人，這使得他們的木材消化方法比白蟻等其他木材消耗生物更容易研究，白蟻依靠成千上萬的腸道微生物來消化木材。發(fā)現(xiàn)格里布爾在使用血青蛋白破壞木質(zhì)素結(jié)構(gòu)之前，會先把木頭嚼成非常小的碎片。GH7酶，真菌用來分解木材的同一組酶，能夠分解并釋放糖。隨著全球采取行動應對氣候變化的壓力越來越大，許多國家正迅速嘗試通過轉(zhuǎn)向生物燃料等可再生能源來減少碳排放。木本植物生物量是地球上最豐富的可再生碳資源，與利用糧食作物生產(chǎn)生物燃料不同，木本植物生物量的使用與全球糧食安全沒有沖突。

論文合著者、來自生物學系的尼爾布魯斯教授說：從長遠來看，這項發(fā)現(xiàn)可能有助于減少木材預處理轉(zhuǎn)化為生物燃料所需的能源。血青蛋白的纖維素酶增強效果相當于工業(yè)上用于生物水解的熱化學預處理，這為生物燃料和化學品生產(chǎn)提供了新的選擇。該報告的主要作者卡特琳·貝瑟博士補充說：看到大自然如何適應挑戰(zhàn)是一件令人著迷的事情，而這一發(fā)現(xiàn)進一步證明，血青蛋白具有令人難以置信的多用途和多功能。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《自然通訊》

研究/來自：約克大學

DOI: 10.1038/s41467-018-07575-2

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