新研究揭示了氢在生命起源时如何提供能量

氢气是一种清洁燃料。它与空气中的氧气燃烧，提供能量，不含CO2。氢是未来可持续能源的关键。尽管人类刚刚认识到氢气(化学简写为H2)的好处，但自地球上有生命以来，微生物就知道 H2是一种良好的燃料。氢是古老的能源。

地球上最早的细胞以热液喷口产生的 H2为生，利用 H2与 CO2的反应来制造生命分子。通过 H 2和 CO2反应而繁衍的微生物可以生活在完全黑暗的环境中，栖息在诡异的原始栖息地，例如深海热液喷口或地壳深处的热岩层，许多科学家认为这些环境是生命本身诞生的地方。

《PNAS》现已报道了有关地球上第一批细胞如何利用 H2作为能源的令人惊讶的新见解。这项新研究由杜塞尔多夫大学的 William F. Martin 和马尔堡马克斯·普朗克陆地微生物研究所 (MPI) 的 Martina Preiner 团队完成，并得到了德国和亚洲合作者的支持。

为了获取能量，细胞首先必须将 H2中的电子强力推上坡。该研究的三位第一作者之一 Max Brabender 解释道：“这就像要求河流向上流动而不是向下流动一样，因此细胞需要工程解决方案。”仅仅 15 年前，Wolfgang Buckel 和他在马尔堡的同事 Rolf Thauer 就发现了细胞如何解决这个问题。

他们发现细胞将氢中的两个电子沿着不同的路径发送。一个电子向下坡走得很远，下坡的距离如此之大，以至于它使滑轮(或虹吸管)之类的东西运动起来，可以将另一个电子有力地拉上坡。这个过程称为电子分岔。在细胞中，它需要几种酶将电子向上发送到一种古老且重要的生物电子载体，称为铁氧还蛋白。

这项新研究表明，在典型的天然碱性喷口 pH 值 8.5 时，“不需要蛋白质”，该研究的合著者 Buckel 解释说，“H2的 H-H 键在铁表面分裂，产生被消耗的质子通过碱性水和电子，然后很容易直接转移到铁氧还蛋白。”

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