Эта обычная бактерия учит ученых превращать воздух в энергию

Знание атомной структуры фермента Huc M. smegmatis может помочь открыть новый источник чистой энергии.

Бактериальный родственник туберкулеза, известный как Mycobacterium smegmatis, может провернуть невероятно впечатляющий трюк. Когда топлива не хватает, она может поглощать следовые количества водорода из атмосферы и воды вокруг себя для преобразования в энергию. Проще говоря, он превращает воздух в электричество.

В отличие от своего печально известного родственника, M. smegmatis не патогенен и обычно встречается в почве буквально по всему миру — от вулканических кратеров до антарктического климата и глубочайших океанских глубин. Эта вездесущность и устойчивость частично обусловлены его способностью поглощать незначительные количества водорода для питания. Хотя исследователи знали о механизме некоторых из них, они не знали, как он работает. Но, как показывает новая статья, опубликованная в журнале Nature , загадка, наконец, решена, и это может открыть новую эру революционной чистой энергии.

Исследователи из Австралийского института биомедицинских открытий Университета Монаша обнаружили и выделили уникальный фермент M. smegmatis , получивший название «Huc», позволяющий ему преобразовывать водород в электричество.

«Huc необычайно эффективен, в отличии от всех других известных ферментов и химических катализаторов, он потребляет водород даже ниже атмосферного уровня — всего 0,00005% воздуха, которым мы дышим».

Объясняет один из руководителей исследований и профессор микробиологии Крис Грининг в заявлении, сделанном на прошлой неделе.

Чтобы выделить и идентифицировать ранее неизвестный фермент, исследователи использовали криоэлектронную микроскопию, в ходе которой электроны направляли на замороженные образцы Huc, чтобы составить карту его атомной структуры и электрических путей. Другой подход, известный как электрохимия, позволил исследователям продемонстрировать, что очищенный фермент может генерировать электричество при очень малых концентрациях водорода. Оттуда исследователи объяснили, что при иммобилизации Huc на электроде его электроны могут впоследствии переходить в электрическую цепь для генерации тока.

Исследователи надеются, что недавно выделенный фермент Huc, хотя и находится в относительно зачаточном состоянии, когда-нибудь можно будет выращивать в больших количествах. Более того, Huk не одинок в этой способности. По словам исследователей Монаша, от 60 до 80 процентов почвенных бактерий содержат аналогичные ферменты, которые в совокупности поглощают 70 миллионов метрических тонн водорода в год. Дальнейшие исследования этих ферментов могут дать представление о том, как помочь стабилизировать атмосферные условия.

Huc может использоваться подобно солнечным батареям, питать умные часы, компьютеры или даже электроавтомобили.

«Как только мы будем производить Huc в достаточном количестве, только небо станет пределом его использования для производства чистой энергии»

— сказал на прошлой неделе соруководитель исследования Рис Гринтер, научный сотрудник Института биомедицинских открытий Монаша и соруководитель исследования.