Микобактерии смегматис. Кредит: Vader1941 / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0
Недавно средства массовой информации и профессионалы произвели большой резонанс в отношении австралийских ученых с «ферментом, который производит электричество из воздуха». Если не принимать во внимание несколько кликбейтных медиа, это определенно увлекательный материал. Они нашли фермент, который использует даже очень небольшое количество газообразного водорода в воздухе и производит из него электричество.
Рис Гринтер справа. Предоставлено: Университет Монаша.
Нам уже давно известно, что многие бактерии могут использовать следовые количества атмосферного водорода в качестве источника энергии в бедных питательными веществами средах. Благодаря этому они выживают в полярных почвах, кратерах вулканов и подобных экстремальных местах обитания. Но до сих пор было непонятно, как они на самом деле это делают.
Микробиолог Рис Гринтер из Университета Монаша и его коллеги выделили фермент, ответственный за этот энергетический шедевр, из обычного почвенного актиномицета. Микобактерии смегматис. Это неизвестный до сих пор фермент из группы гидрогеназ NiFe, названный гидрогеназой Huc. Как с энтузиазмом говорит Гринтер, Хук чудесным образом эффективен. Концентрация водорода в атмосфере чрезвычайно низка. Это потому, что мы дышим воздухом, в котором всего около 0,00005 процента молекулярного водорода.
логотип. Предоставлено: Университет Монаша.
Исследователи исследовали гидрогеназу Huc с помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) и определили ее внутреннюю структуру. Используя электрохимию, они наблюдали, как этот фермент вырабатывает электричество при незначительной концентрации водорода в воздухе. Лабораторные анализы показали, что Huc также исключительно стабилен. Фермент можно заморозить или нагреть до 80°C, и он все равно сможет генерировать электричество. Huc показывает, что это инструмент для выживания в экстремальных условиях.
Короче говоря, гидрогеназа Huc — это естественная батарея, которая производит стабильный электрический ток благодаря водороду в окружающем воздухе. Исследования этого фермента находятся в зачаточном состоянии, но уже имеется значительный потенциал для разработки небольших электронных устройств, работающих на «воздухе», например, в качестве альтернативы устройствам на солнечной энергии.
В то же время можно предположить, что подобные ферменты распространены у бактерий. Протеиновые инженеры, которые смогут настроить и без того замечательные свойства Huc, наверняка пригодятся. Вот, кажется, бактериальный источник чистой энергии, на который мы можем рассчитывать в энергетических соображениях на десятилетия вперед.
Видео: Австралийские ученые научились превращать воздух в электричество
Литература
Университет Монаша 9. 3. 2023.
Природа онлайн 8. 3. 2023.
