為什么一只好奇的甲殼類動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物消化系統(tǒng)的科學家發(fā)現(xiàn)，這可能是木材可持續(xù)轉(zhuǎn)化為生物燃料的關鍵。

Gribble是一種小型海洋無脊椎動物。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大的損害。

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

約克大學領導的一個科學家小組研究了后遺癥，發(fā)現(xiàn)血藍蛋白——與無脊椎動物的血藍蛋白相同的蛋白質(zhì)——對它們從木材中提取糖的能力至關重要。

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)，以其在無脊椎動物中以類似于動物血紅蛋白的方式運輸氧氣的功能而聞名。血紅蛋白通過與鐵原子結合與氧結合，使血液變紅；血紅蛋白利用銅原子產(chǎn)生藍色。

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

這項研究涉及來自約克大學、樸茨茅斯大學、劍橋大學和圣保羅大學的研究團隊。研究表明，用血藍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)上使用的熱化學預處理消耗的昂貴和能量釋放量相同。

約克大學生物系的西蒙麥昆-梅森教授領導著這個研究小組，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)，在使用血藍蛋白破壞木質(zhì)素的結構之前，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?！?

隨著應對氣候變化的全球行動的壓力越來越大，許多國家正在通過轉(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：“從長遠來看，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于減少木材預處理將其轉(zhuǎn)化為生物燃料所需的能量。

“血紅素的纖維素酶增強作用相當于工業(yè)上生物質(zhì)水解的熱化學預處理，為生物基燃料和化工生產(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：“觀察大自然如何適應挑戰(zhàn)非常有趣。這一發(fā)現(xiàn)進一步證明血藍蛋白是一種多功能的蛋白質(zhì)?！?

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