这听起来很令人惊讶，但是当时代很艰难并且没有其他食物时，有些土壤细菌可以将空气中的氢痕迹作为能源。
实际上，细菌每年从大气中清除了惊人的7000万吨氢，这一过程实际上塑造了我们呼吸的空气的组成。
我们已经分离了一种酶，该酶使一些细菌能够消耗氢并从中提取能量，并发现它可以在暴露于均匀量的氢气时直接产生电流。
当我们报告一篇新论文自然，该酶可能有很大的潜力来为将来的小型，可持续的空中动力设备提供动力。
细菌基因包含将空气变成电的秘密
在这一发现的提示下，我们分析了一种称为土壤细菌的遗传密码分枝杆菌，消耗空气中的氢。
写入这些基因的是产生负责消耗氢并将其转化为细菌能量的分子机的蓝图。该机器是一种称为“氢化酶”的酶，我们将其简称为HUC。
氢是最简单的分子，由两个正电荷质子组成，由两个带负电荷的电子形成的键合在一起。 HUC打破了这种键，质子的部分方式，电子被释放。
在细菌中，这些自由电子然后流入称为“电子传输链”的复杂电路，并得到利用以提供能量。
流动电子是由电力制成的，这意味着HUC将氢直接转化为电流。
氢仅代表大气的0.00005％。在这些低浓度下食用这种气体是一个巨大的挑战，这是没有已知的催化剂无法实现的。此外，在大气中丰富的氧气毒素是大多数氢催化剂的活性。
隔离允许细菌生存的酶
我们想知道HUC如何克服这些挑战，因此我们着手将其隔离M. Smegmatic细胞。
这样做的过程很复杂。我们首先修改了基因M. Smegmatic这使细菌可以使这种酶成为这种酶。为此，我们在HUC中添加了一个特定的化学序列，这使我们能够将其隔离M. Smegmatic细胞。
很好地了解HUC并不容易。我们花了几年的时间和相当多的实验性死胡同，才终于隔离了巧妙的酶的高质量样本。
但是，艰苦的工作值得，因为我们最终生产的HUC非常稳定。它可以承受80℃降至–80℃的温度，而不会损失活动。
用于从空气中提取氢的分子蓝图
随着HUC隔离，我们着手认真研究它，以发现酶的究竟能够。它如何将空气中的氢变成可持续的电力来源？
值得注意的是，我们发现，即使从细菌中分离出来，HUC也可以在浓度远低于空气中的微小痕迹的浓度下消耗氢。实际上，HUC仍然消耗了太微弱的氢气，无法通过我们的气相色谱仪检测到，这是一种高度敏感的仪器，用于测量气体浓度。
我们还发现，HUC完全不受氧气的抑制，这是在其他消耗氢催化剂中未见的特性。
为了评估其将氢转化为电力的能力，我们使用了一种称为电化学的技术。这表明HUC可以将空气中的微小氢浓度直接转换为电气，从而为电路供电。对于氢消耗的催化剂来说，这是一个了不起且前所未有的成就。
我们使用了几种尖端方法来研究HUC在分子水平上如何做到这一点。这些包括晚期显微镜（低温电子显微镜）和光谱法以确定其原子结构和电路，从而推动边界以产生该方法尚未报道的最高度分辨的酶结构。
酶可以使用空气为明天的设备供电
这是这项研究的早期，需要克服一些技术挑战才能实现HUC的潜力。
一方面，我们将需要显着提高HUC生产的规模。在实验室中，我们以毫克数量生产HUC，但我们希望将其扩展到克和最终的公斤。
但是，我们的工作表明HUC的功能像“天然电池”，从空气或添加氢产生持续的电流。
结果，HUC在开发小型，可持续的空气动力设备中具有巨大潜力，以替代太阳能。
氢在空气中提供的能量量很小，但可能足以为生物识别显示器，时钟，LED球或简单计算机供电。随着更多的氢，HUC会产生更多的电力，并可能为更大的设备供电。
另一个应用是开发基于HUC的生物电传感器来检测氢，这可能非常敏感。 HUC对于检测我们新兴氢经济的基础设施或医疗环境中的基础设施中的泄漏可能是无价的。
简而言之，这项研究表明，关于土壤中细菌饲料中的细菌本身如何导致生命化学反应的基本发现。最终，这也可能导致未来技术的发展。
克里斯·格林（Chris Greening），微生物学教授，莫纳什大学;Ashleigh身体，博士生，生物医学发现研究所，莫纳什大学， 和Rhys Grinter，实验室负责人，生物医学发现研究所，莫纳什大学
