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
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.
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.
Комментарии
Какова удельная мощность у этого вундергенератора, получающего энергию из воздуха?
А кому она нужна? Главное, чтоб поэкологичнее.
Эколожество эколожеством, но электрогенератор должен вырабатывать электроток.
Это ты скажи ребятам, строящим уловители СО2 из атмосферы. Хотя, в данной теме хотя бы какая-то идея прослеживается, а не тупой распил бюджета или банальная идиотия.
А чем уловители СО2 плохи?
При чём тут эти твои "ребята, строящие уловители СО2 из атмосферы"(ц)? Речь шла о выработке электротока.
Тут скорее небанальная идиотия.
Идиотия банальная, как и небанальная - это когда торговец умудряется разругаться с основными покупателями своего товара, не имея достаточного количества альтернативных покупателей или другого товара.
Уловители СО2 - это вообще не для вас, вы можете продолжать тупо ржать над теми, кто хоть что-то делает для ваших правнуков, праправнуков и так далее.
Растительность? Не, по телеку не рассказывали.
"Растительность? Не, по телеку не рассказывали"
Не тот телек. А в наш не втискивается между Соловьевым и Скабеевой.
Простая мысль: а что, если растительность уже не справляется? Нет, конечно лет через 10000 нарастет, сожрет избыток СО2 и опять похолодает, но что делать в ближайшие лет 100?
Ну конечно, они там на западе "тупые", как говорил Задорнов...да? И жить легко, и беспокоиться не о чем.
Для совсем тупых: растительность УЖЕ увеличилась на 30% за 40 лет. Поэтому ни о каких 10.000 лет речь конечно же не идет. А теперь расскажи, чем так ужасТно глобальное потепление, особенно для России?
Особенно учитывая, что расцвет жизни на земле пришелся на времена, когда средняя Т была на 10-15 выше, а влажные субтропики простирались до полярного круга...)
Вот оттого и не рассказали.
Да мало ли, что там вопил этот мандалай.
Он то мандалай, но мнение формировал. Да ладно, поживем - увидим, кто был прав, еще успеем.
Но во всей полноте последствия прочувствуют потомки, не мы.
Только у вполне себе узкого круга ограниченных людей, вроде коняшовых и прочих колупаевых.
Поглядите, вот тут истории некоторых людей, которые тоже не думали, что надо что-то менять
https://youtube.com/watch?v=sV28yCEpqbo&si=EnSIkaIECMiOmarE
Дискутировать с хамоватыми идиотами типа Коняшова не считаю нужным, но для остальных пару замечаний сделать стоит:
1) если с растительностью все хорошо, то почему концентрация СО2 в атмосфере устойчиво растет много лет?
https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/
2) Березин и К все уши прожужжали, как нам будет хорошо от потепления, приводя в пример более теплые эпохи в истории Земли. Вопрос: а про высокое качество жизни в те эпохи динозавры им лично рассказали? Если нет, то как тогда обстояли дела с пожарами, наводнениями, ураганами и прочими прелестями жаркого климата? Какие виды животных вымерли, не сумев приспособится к потеплению и его последствиям? Сумеем ли приспособиться мы, или часть людей тоже вымрет?
Дело в том, что их КПД настолько ничтожно мал, что его хватит разве что для правнуков тех людей, кто на этом делает деньги. Вот уж бесспорно хорошая инвестиция в будущее.
"их КПД настолько ничтожно мал"
КПД первых автомобилей тоже был мал. Да и сейчас невысок, но сколько их?
0,00005 об. %? Нет, пожалуй, не буду покупать телефон с зарядкой от атмосферного водорода - мощи маловато. Дождусь модели, подпитывающейся прямо от гравитационных волн.
И батарея чтоб из тёмной материи была - недра тоже беречь нужно©
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.
Вы из тех, у кого своя, особая правда?
Что только не расскажут по телевизору.
Внимательно прочтите фразу, которую вы прокомментировали, и ваш вопрос про биоразнообразие отпадёт сам собой.
В прошлые времена человечество обошлось вовсе без этих технологий.