• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
09.03.2023
Даниил Сухинов
21
12 866

Найден новый способ получать энергию прямо из воздуха

5.9

Детальное изучение недавно обнаруженного бактериального фермента позволило международной группе ученых разработать новый способ получения энергии напрямую из атмосферного воздуха. Крайне необычный фермент способен окислять микроконцентрации молекулярного водорода, и это можно использовать для создания электрического тока. Таким образом, исследование может стать основой для создания нового экологически чистого источника энергии.

Трехмерная модель фермента Huc, составленная на основе данных криоэлектронной микроскопии / © Greening Ch., et al., Nature, 2023 / Автор: Наталья Федосеева

Окисление атмосферного молекулярного водорода, проходящее при участии различных типов почвенных бактерий, считается ключевым биогеохимическим процессом. Они окисляют не менее 75% всего водорода, удаляемого из атмосферы. Этот процесс обеспечивает бактерии дополнительным источником энергии в случае ограниченного содержания питательных веществ в почвенной среде, например в антарктических почвах, вулканических кратерах и глубинах океана.

Однако каким образом бактерии способны окислять водород, содержание которого в атмосфере не превосходит 0,00005 объемного процента, остается слабо изученной темой. К тому же неясно, как бактериям удается устранить воздействие каталитического яда — молекулярного кислорода, который должен сильно снижать эффективность подобного процесса. Особенно учитывая, что концентрация этого «яда» на шесть порядков выше, чем концентрация целевых молекул водорода.

Чтобы восполнить пробелы в знаниях, международная группа ученых, возглавляемая командой из Университета Монаша (Австралия), детально исследовала структурную и механистическую основу окисления водорода бактерией Mycobacterium smegmatis. В частности, они выделили фермент Huc, ответственный за саму реакцию окисления водорода и дальнейшей генерации энергии в клетках бактерий. О результатах работы ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

Детали строения фермента Huc / © Greening Ch., et al., Nature, 2023

Помимо раскрытия детальной молекулярной структуры белка Huc, авторы исследования создали целые пленки из этого фермента. Затем пленки нанесли на электрод и изучили генерацию электричества в зависимости от количества водорода в окружающем воздухе. Оказалось, Huc способен селективно связывать и окислять водород вплоть до концентраций, предельных для измерения приборами (в 15 раз ниже атмосферных значений). 

Эффективность этого связывания не зависела от концентрации кислорода, а значит, Huc — кислород-нечувствительный фермент. Кроме того, Huc оказался крайне стабильным белком. Очищенный фермент можно хранить в течение длительного периода времени, замораживать и нагревать до 80 градусов Цельсия без потери способности генерации энергии. 

Несмотря на раннюю стадию исследования, авторы уверены, что открытие Huc, детальное описание его структуры и работы имеют значительный потенциал для создания небольших устройств с воздушным питанием — например, в качестве альтернативы устройствам на солнечной энергии. Причем недостатка в ферментах такого типа не будет: производящие их бактерии широко распространены и могут выращиваться в больших количествах.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:50
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Вчера, 13:09
Ольга Иванова

Обычно жизнь неандертальцев изображают как крайне тяжелую с высоким уровнем стресса, в том числе детского. Международная группа ученых пришла к выводу, что их дети, как и отпрыски наших непосредственных предков, имели одинаковый уровень стресса, но на разных стадиях развития. Это может говорить о разных подходах к уходу за детьми, что, возможно, имело долгосрочные последствия — частично такое обстоятельство вызвало вымирание неандертальцев.

Вчера, 15:20
Nadya

В конце 2022 года ученые забили тревогу из-за неизвестной эпидемии, от которой гибнут морские ежи в заливе Акаба около израильского города Эйлат. Долгое время биологи не могли понять причину их вымирания. К счастью, исследователи Тель-Авивского университета выяснили, что смертельно повлияло на морских животных.

20 мая
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

21 мая
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

22 мая
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

27 апреля
Редакция Naked Science

Первый эпизод рассказывает об исследователе, который посещает различные планеты в поисках инопланетной жизни. Видео переведено на русский специально для Naked Science.

[miniorange_social_login]

Комментарии

21 Комментариев

Zhe Sh
10.03.2023
-
1
+
 0,00005 об. %? Нет, пожалуй, не буду покупать телефон с зарядкой от атмосферного водорода - мощи маловато. Дождусь модели, подпитывающейся прямо от гравитационных волн.
Affidavit Donda
10.03.2023
-
0
+
Какова удельная мощность у этого вундергенератора, получающего энергию из воздуха?
Не уверен, что это надолго
График смотрели? С 1960 года (видимо, начало измерений), прямая с легким загибом кверху, рост грубо на 30%. Это уже долго? "случайно сказать правду."Правда для кого? Тут в средних широтах нескоро поплохеет, но напрут ребята с юга, и не все из них с мирными намерениями. Собственно, в Европе уже началось очередное переселение народов из "жаркой черной Африки". Да и у нас все больше "партнеров" из Средней Азии. "одни виды вымирают, так другие появляются."А как же биоразнообразие? Хотя бы полезные в экономике виды (пчелы, птицы)? Да и самим попасть в вымершие не хочется. "Человечество уже переживало изменения климата"Тут согласен, но не все человечество одинаково оснащено этими технологиями. Фильм по ссылке посмотрите, эпизод о том, как уже сейчас приятно жить на Мадагаскаре. Так что переживут не все, а самое печальное еще впереди.
Affidavit Donda
13.03.2023
-
0
+
Правда для кого?
Вы из тех, у кого своя, особая правда?
в Европе уже началось очередное переселение народов из "жаркой черной Африки
Что только не расскажут по телевизору.
"одни виды вымирают, так другие появляются."А как же биоразнообразие?
Внимательно прочтите фразу, которую вы прокомментировали, и ваш вопрос про биоразнообразие отпадёт сам собой.
не все человечество одинаково оснащено этими технологиями
В прошлые времена человечество обошлось вовсе без этих технологий.

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: