Hvorfor et nysgerrigt krebsdyr kunne holde hemmeligt for at lave vedvarende energi fra træ

Forskere, der studerer fordøjelsessystemet hos et nysgerrigt træædende krebsdyr, har opdaget, at det kan være nøglen til bæredygtig omdannelse af træ til biobrændstof.

Gribble er små marine hvirvelløse dyr, der har udviklet sig til at spille en vigtig økologisk rolle og spiser de rigelige forsyninger af træ, der er skyllet i havet fra flodmundinger.

De kan også være noget af en marin trussel, forbruge træet fra både og moler og forårsage betydelig skade i processen.

Indtil nu, Spørgsmålet om, hvordan gribble bryder igennem lignin - den meget modstandsdygtige belægning, der vikler rundt om de sukkerpolymerer, der sammensætter træ - har været et mysterium.

Holdet af videnskabsmænd, ledet af University of York, studerede bagenden af ​​gribble, og opdagede, at hæmocyaniner - de samme proteiner, der gør blodet hos hvirvelløse dyr blå - er afgørende for deres evne til at udvinde sukker fra træ.

Opdagelsen bringer forskerne et skridt nærmere at identificere billigere og mere bæredygtige værktøjer til at omdanne træ til brændstof med lavt kulstofindhold - et lovende alternativ til fossile brændstoffer som kul og olie.

Hæmocyaniner er en gruppe proteiner, der er bedre kendt for deres rolle i transport af ilt hos hvirvelløse dyr på lignende måde som hæmoglobin hos dyr. Mens hæmoglobin binder ilt gennem dets forbindelse med jernatomer, giver blod sin røde farve; hæmocyaniner gør dette med kobberatomer, der producerer en blå farve.

Oxygen er et meget reaktivt kemikalie, og gribble har udnyttet hæmocyanins oxidative evner til at angribe ligninbindinger, der holder træet sammen.

Forskningen, som involverede teams fra universiteterne i York, Portsmouth, Cambridge og Sao Paulo, har afsløret, at behandling af træ med hæmocyaniner gør det muligt at frigive mere end det dobbelte af mængden af ​​sukker - den samme mængde, som kan frigives med dyre og energikrævende termokemiske forbehandlinger, der i øjeblikket anvendes i industrien.

Professor Simon McQueen-Mason, fra Biologisk Institut ved University of York, der ledede forskergruppen, sagde:"Gribble er det eneste dyr, der vides at have et sterilt fordøjelsessystem. Dette gør deres metode til træfordøjelse lettere at studere end andre træforbrugende skabninger, såsom termitter, som er afhængige af tusindvis af tarmmikrober til at fordøje dem."

"Vi har fundet ud af, at Gribble tygger træ i meget små stykker, før de bruger hæmocyaniner til at forstyrre strukturen af ​​lignin. GH7-enzymer, den samme gruppe enzymer, som svampe bruger til at nedbryde træ, kan derefter bryde igennem og frigive sukker. "

Med pres stigende for at global handling skal træffes mod klimaforandringer, mange lande forsøger hurtigt at afkarbonisere ved at skifte til vedvarende energikilder som f.eks. biobrændstoffer.

Træplantebiomasse er den mest udbredte vedvarende kulstofressource på planeten, og, i modsætning til at bruge madafgrøder til fremstilling af biobrændstoffer, dets brug kommer ikke i konflikt med global fødevaresikkerhed.

Medforfatter af papiret, Professor Neil Bruce, fra Biologisk Institut, sagde:"På lang sigt kan denne opdagelse være nyttig til at reducere mængden af ​​energi, der kræves til forbehandling af træ for at konvertere det til biobrændstof.

"Den cellulase-forstærkende virkning af hæmocyanin var ækvivalent med den af ​​termokemiske forbehandlinger, der anvendes i industrien for at tillade biomassehydrolyse, foreslår nye muligheder for biobaseret brændstof og kemikalier. "

Rapportens hovedforfatter, Dr. Katrin Besser, tilføjede "det er fascinerende at se, hvordan naturen tilpasser sig udfordringer, og denne opdagelse tilføjer beviser for, at hæmocyaniner er utroligt alsidige og multifunktionelle proteiner."