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微生物可制氫氣，可信嗎?

2015-11-28 15:30:10

近日有研究人員發(fā)表在自然科學報的最新發(fā)現(xiàn)涉及一種被稱為藍桿菌51142的藍藻，也被稱為藍綠藻，它可以產(chǎn)生氫氣——這是可再生能源發(fā)展的重點，也是世人矚目的焦點。

科學家們發(fā)現(xiàn)，機體利用意想不到的能量源產(chǎn)生氫氣。研究者們已經(jīng)知道藍藻菌利用在生長過程中儲存的糖分產(chǎn)氫。而在這項研究中，藍藻菌直接利用陽光和水制造氫從而產(chǎn)生二次能源!

23億年前，藍藻菌等生物通過生產(chǎn)氧氣在地球上存活。他們還將豐富的氮轉化為大氣中對地球上所有植物的生命至關重要的含氮礦物質。Bernstein(PNNL著名的博士后研究員)認為，這是個了解和改進地球上生命的極好開端。

這些生物大多配備了固氮酶，可將惰性氣體氮轉變?yōu)閷χ参锖推渌锔杏玫男问健ｉL期以來，科學家們發(fā)現(xiàn)固氮酶產(chǎn)生少量的氫分子。而當?shù)獨獠怀渥銜r，有機體就會產(chǎn)生氫氣。固氮酶的這種功能正是Bernstein 和Beliaev等科學家的研究重點。

該團隊在生物反應器中放置藍桿菌51142數(shù)周，并提供24小時燈照和有限的氮氣。該小組使用一系列高科技設備，將其把光能量轉化為氫過程中產(chǎn)生的復雜微小的變化記錄下來。科學家們在EMSL實驗室進行了許多分析實驗，來“監(jiān)視”反應過程中有機體的基因和蛋白質。

該研究團隊進行了一項“多組學實驗”，研究基因組學、轉錄組學和蛋白質組學的生物活性，以及其反應動力學。藍藻菌開啟固氮酶蛋白的活性時，科學家們在8個獨立的時間超過48個小時的進程中對5303個基因和1360個蛋白質仔細審查，整個過程中限制供氮。

科學家們發(fā)現(xiàn)，除了借鑒其先前儲存的能量，藍藻菌捕獲光并用此來分解水以實時生成氫氣。生物體的一部分通過收集光的能量來創(chuàng)造能量，另一部分同時利用該能量產(chǎn)生氫氣。

強力制氫

科學家們發(fā)現(xiàn)，藍藻菌是強大的氫氣生產(chǎn)器，其產(chǎn)氫速度要高于其他已知自然系統(tǒng)。

Bernstein說：“這種微生物可快速產(chǎn)生大量氫氣，可用作產(chǎn)氫過程的催化劑。”制氫的酶需要大量能量。真正的問題是，這種酶是如何建立能量收支平衡的?然后，我們如何設計和控制它來制造可再生燃料和推進生物技術?Beliaev和同事的研究表明光合作用與固氮酶可協(xié)同產(chǎn)氫，他們的研究目的主要是了解在本質上的基本過程，進而學習設計和控制復雜的生物系統(tǒng)。

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