最新發現甲殼類動物能夠利用木材製造可再生能源！

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，發現這種甲殼類動物可能掌握著將木材可持續轉化為生物燃料的關鍵。格裡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，消耗船隻和碼頭的木材，並在此過程中造成相當大的破壞。到目前為止，木質素是一種包裹在構成木材的糖聚合物周圍的高度耐蝕塗層，而木質素是如何被啃碎的，這個問題一直是個謎。由約克大學領導的這個科學家團隊研究了格裡布爾狗的後腸，發現血青蛋白(製造無脊椎動物血液的蛋白質)對它們從木材中提取糖的能力至關重要。

博科園-科學科普：這一發現使研究人員更接近於找到更廉價、更可持續的工具，將木材轉化為低碳燃料：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，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合與氧結合，使血液呈現紅色;血青蛋白通過銅原子產生藍色來完成這一過程。氧是一種高度反應性的化學物質，格裡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素鍵。來自約克大學、朴茨茅斯大學、劍橋大學和聖保羅大學的研究團隊參與了這項研究，發現用血青素處理木材可以使糖的釋放量增加一倍以上——與目前工業上使用的昂貴且耗能的熱化學預處理釋放出的糖量相同。

蛀木水虱在一塊木頭上，圖片：Claire Steele-King and Katrin Besser, University of York

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。發現格裡布爾在使用血青蛋白破壞木質素結構之前，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，能夠分解並釋放糖。隨著全球採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衝突。

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，這項發現可能有助於減少木材預處理轉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於工業上用於生物水解的熱化學預處理，這為生物燃料和化學品生產提供了新的選擇。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是一件令人著迷的事情，而這一發現進一步證明，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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