共生细菌作为深海贻贝的氢“燃料电池”

氢燃料电池有望成为汽车、发电机等各种设备的替代燃料来源，但价格昂贵、结构复杂且极为稀有。事实证明，深海生态系统已经在某种程度上使用了这种便携式燃料电池。

研究人员发现深海软体动物与一种以氢气为燃料来源的细菌共生。贻贝是第一种被证实以过热深海喷口喷出的氢气为食的深海生物。

热液喷口中生活着种类丰富的生物，它们从化学合成微生物排出的废物中获取能量。在某些情况下，微生物充当蠕虫、甲壳类动物和软体动物的“燃料电池”。人们认为细菌只使用两种能量来源为这种化学合成提供动力：硫氧化共生体使用的硫化氢和甲烷氧化共生体使用的甲烷。但德国研究人员发现了第三种：氢气氧化共生体。他们发现贻贝会消耗氧化的氢气。

这对于从化学工程到天体生物学等多个领域来说都是一个有趣的发现。就像生活在火山口的以甲烷为食的生物一样，不需要阳光的以氢为食的化合物也是天体生物学家的一个有趣的研究课题。而找到使这种氢代谢成为可能的基因和酶可能会为微生物学家、海洋学家和遗传学家带来新的研究问题。

马克斯普朗克海洋微生物研究所和德国卓越集群 MARUM 的科学家最近对位于大西洋中脊 3,000 米深处（约 9,800 英尺）的 Logatchev 热液喷口区进行了一次探险。根据马克斯普朗克研究所的新闻稿，该区域是有史以来氢浓度最高的地区。

马克斯普朗克研究所研究员、该喷口场新研究的主要作者妮可·杜比利尔 (Nicole Dubilier) 表示，如果生物能够在此地点氧化氢气，那么这对它们来说将比使用其他两种能源容易得多——氢气可以提供比甲烷氧化多 7 倍的能量，比硫化物氧化多 18 倍的能量。杜比利尔和同事研究了一种名为Bathymodiolus puteoserpentis的深海贻贝，这种贻贝在洛加切夫大量存在，并发现了一种生活在其鳃中的硫氧化共生体，它使用硫或氢作为能源。

研究人员使用遥控深海潜艇打捞了一些贻贝，并将它们带到水面。实验表明，这些软体动物正在消耗氢气。回到陆地后，他们进行了更多测试，并发现了一种名为氢化酶的酶，据普朗克研究所称，这是氧化氢气所需的关键酶。研究人员说，编码这种酶的基因也在其他深海喷口生物体内发现。

“我们认为，利用氢作为能源的能力在热液喷口共生体中非常普遍，特别是在氢气丰富的地区，”作者总结道。他们的论文发表在 8 月 11 日的《自然》杂志上。

马克斯普朗克研究所