Ґрунтова бактерія навчила вчених виробляти електрику з повітря

Хоча більшість із нас ніколи не побачить їх, багато найменших організмів у світі мають неймовірні засоби для виживання. Деякі ґрунтові бактерії, наприклад, можуть поглинати водень із повітря та використовувати його як паливо, якщо їм бракує іншої їжі. Тепер вчені розгадали секрет таких бактерій і навчилися добувати енергію буквально з повітря.

• Сканування мозку виявили, що лівші можуть бути креативнішими за правшів

Деталі

Цей мікробіологічний трюк з поглинанням водню спонукав дослідників з Університету Монаша в Австралії на довгий шлях до пошуку та виділення ферменту з Mycobacterium smegmatis, який переробляє спожитий водень в електрику. Тепер це потенціал, який можна використовувати для живлення таких речей, як невеликі пристрої та імплантати. Професор мікробіології та автор дослідження Кріс Грінінг зазначає:

Ми вже деякий час знаємо, що бактерії можуть використовувати залишки водню в повітрі як джерело енергії, щоб допомагати їм рости та виживати, зокрема в антарктичних ґрунтах, вулканічних кратерах і глибинах океану. Але досі ми не знали, як вони це робили.

Хоча водень становить лише 0,00005% атмосфери, цей ізольований фермент, що каталізує водень, який команда назвала Huc, здатний легко споживати його. І в той час, як бактерії видаляють 70 мільйонів тонн водню щорічно з повітря, молекулярна структура Huc бачить, що фермент розщеплює молекули водню, утворюючи ланцюг транспортування електронів, по суті створюючи електричне коло в клітині. Провідний автор дослідження Ріс Ґрінтер з Інституту дослідження біомедицини при університеті Монаша зазначає:

Huc надзвичайно ефективний. На відміну від усіх інших відомих ферментів і хімічних каталізаторів, він навіть споживає водень нижче атмосферного рівня — лише 0,00005% повітря, яким ми дихаємо.

Команді знадобилося п’ять років і кілька тупиків, щоб ізолювати Huc, але як тільки вони це зробили, вони були вражені багатьма аспектами цієї маленької електростанції. Окрім нечутливості до кисню (який отруює багато водневих каталізаторів), він забезпечує надзвичайно універсальне та тривале зберігання та схожий на батарею, яка ніколи не розряджається доки в повітрі існує навіть невелика кількість водню. Співавтор дослідження Ешлі Кропп зазначає:

Він напрочуд стабільний. Можна заморозити фермент або нагріти його до 80 °C і він збереже свою здатність генерувати енергію. Це свідчить про те, що цей фермент допомагає бактеріям виживати в найекстремальніших умовах.

Однак поки що передчасно святкувати ймовірний комерційний успіх Huc. Наразі вчені генерували лише невелику кількість заряду від такої ж невеликої кількості ферменту.

Але це неймовірне відкриття для команди, яка намагалася просто краще зрозуміти, як бактерії діють у навколишньому середовищі. І хоча його практичне використання припускає, що першим кроком буде спроба використати його як елементи живлення для невеликих пристроїв, таких як годинники, світлодіодні лампочки чи прості комп’ютери, Ґрінтер вважає, що з часом, фінансуванням і значним збільшенням щільності ферменту живлення автомобіля таким шляхом може стати можливим у майбутньому. Дослідник підкреслив

Коли ми будемо виробляти Huc у достатній кількості, небо стане буквально межею його використання для виробництва чистої енергії.

Раніше вчені запропонували використовувати деревний гриб як екологічну альтернативу пластику. Розуміння клітинної структури цього гриба допоможе створювати так звані живі матеріали, які будуть міцнішими й екологічнішими наявних зараз.