古代微生物が酸素なしで生命がどのようにエネルギーを生成したかを解明：地球上の初期生命の理解における躍進

フランクフルトのゲーテ大学のフォルカー・ミュラー教授が率いる研究は、深海熱水噴出孔のような無酸素環境で繁栄する原始的な微生物がどのようにエネルギーを生成するかを解明しました。これらの微生物は二酸化炭素と水素を結合して酢酸を生成します。このプロセスは、細胞からナトリウムイオンを汲み出すメカニズムを活性化します。これにより、ナトリウム勾配が生成され、それが逆転すると、分子タービン（ATP合成酵素）を駆動して、普遍的なエネルギー通貨であるATPを生成します。膜に埋め込まれたタンパク質の集合体であるRnf複合体は、このプロセスにおいて、水素から二酸化炭素に電子をシャントする上で重要な役割を果たします。クライオ電子顕微鏡と分子動力学シミュレーションを使用して、科学者たちはRnf複合体を可視化し、ナトリウムイオンを引き付け、細胞からの排出を促進する鉄硫黄クラスターを特定しました。この発見は、初期の生命体の理解を深めるだけでなく、病原体における同様の呼吸酵素を標的とすることにより、炭素回収技術や新しい抗菌薬の開発の可能性も秘めています。