这种常见的细菌正在教科学家如何将空气转化为能量

一种名为结核分枝杆菌的细菌可以完成一项令人难以置信的壮举。当燃料短缺时，它可以吸收大气和周围水中的微量氢，将其转化为能量。简而言之，它把空气转化为电能。

与其臭名昭著的近亲不同， M. smegmatis既无致病性，又在世界各地的土壤中普遍存在——从火山口到南极洲，再到最深的海洋深处。这种普遍性和弹性部分归因于它能够吸收微量的氢来获取营养。尽管研究人员已经意识到一些机制，但他们不知道它是如何工作的。但正如《自然》杂志上发表的一篇新论文所揭示的那样，这个谜题终于被解开了——它可能开启一个革命性的清洁能源新时代。

澳大利亚莫纳什大学生物医学发现研究所的研究人员发现并分离了M. smegmatis独特的酶，称为“Huc”，使其能够将氢气转化为电能。“Huc 非常高效，”研究联合负责人兼微生物学教授 Chris Greening 在上周的一份声明中解释道。“与所有其他已知酶和化学催化剂不同，它甚至在低于大气水平的水平上消耗氢气——仅占我们呼吸空气的 0.00005%。”

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为了分离和识别这种之前未知的酶，研究人员利用低温电子显微镜，将电子发射到冷冻的 Huc 样本上，绘制其原子结构和电通路。另一种称为电化学的方法让研究人员能够证明纯化的酶只需极少量的氢就能产生电。研究人员解释说，通过将 Huc 固定在电极上，其电子随后可以转移到电路中产生电流。

尽管还处于起步阶段，研究人员希望新分离的 Huc 酶有朝一日能够大规模培养，因为M. smegmatis可以在实验室环境中轻松大量培养。更重要的是，Huc 并不是唯一拥有这种能力的细菌。根据莫纳什大学的研究人员的说法，60% 到 80% 的土壤细菌都具有类似的酶，这些酶每年总共吸收 7000 万公吨的氢气。对这些酶的进一步研究可以为如何在气候变化面前帮助稳定大气条件提供见解。

然而，在此之前，天然的 Huc 电池可以像太阳能电池一样被利用，最终为智能手表、电脑甚至未来的汽车供电。“一旦我们生产出足够数量的 Huc，用它来生产清洁能源的可能性几乎是无限的，”研究联合负责人、莫纳什大学生物医学发现研究所研究员兼研究联合负责人 Rhys Grinter 上周表示。