氫也可以吃嗎——以氫氣為生的微生物

原文發(fā)表在2005年《大科技科學(xué)之謎》作者木人

生活在美國黃石國家公園噴泉中的微生物族群很早就引起了科學(xué)家的興趣，黃石公園地?zé)釃娙沫h(huán)境非常特別，那里的溫度高達(dá)70℃，在這樣的環(huán)境中，光合作用是不能進(jìn)行的。那么這些微生物是以什么為食物的呢?長期以來的流行觀點(diǎn)是，這些生活在高熱極限環(huán)境中的微小生命體吃的是硫磺。而且在黃石公園的空氣中，我們隨時(shí)都可以嗅到硫磺的味道，這更加印證了硫磺是這個(gè)熱泉地區(qū)微生物的能量來源。但是，我們可不要被表象所蒙蔽，一切都需要科學(xué)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。最近，一個(gè)科學(xué)研究小組對黃石公園熱泉里各種各樣的微生物族群進(jìn)行了基因分析，他們的結(jié)論是前所未有的：這些微生物可能主要以氫氣為食物!

研究小組在不同的地點(diǎn)，不同的季節(jié)，分別測量了黃石熱泉、溪流、熱泉噴口的氫氣的濃度，測量結(jié)果表明，這些地方在各種環(huán)境情況下都存在大量的氫，對于微生物來說，簡直就是取之不盡的。研究小組還使用計(jì)算機(jī)構(gòu)建了熱力學(xué)模型，結(jié)果也證實(shí)了氫氣就是這些微生物主要的能量來源，這些地區(qū)在各種環(huán)境情況下的氫氣的濃度都適合微生物能量的新陳代謝。細(xì)菌在某些極限環(huán)境下生存的例子并不少見，比如在人體胃部能引起胃潰瘍的幽門螺旋菌就是以氫為食的，沙門氏菌也通過其內(nèi)臟代謝氫。因此，在極限環(huán)境中，微生物可以利用氫作為食物進(jìn)行能量代謝并不奇怪。(氫氣在低等生物的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只如此，相當(dāng)比例的細(xì)菌都可以以氫為生，例如在土壤中大約50%的氫氣具有產(chǎn)生氫氣或利用氫氣的氫化酶)。

古老的微生物能夠通過代謝氫氣生存，氫氣代謝也許就是地球上一種古老的代謝形式。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樗苍S就向我們揭示了地球上生命的歷史，而這還意味著這樣的代謝形式也極有可能在別的地方發(fā)生。當(dāng)我們抬頭看著茫茫星空的時(shí)候，要知道，氫氣是宇宙中最豐富的元素，(氫是元素，氫氣是分子，氫是元素，存在方式包括氫原子和氫分子和其他含有氫元素的各種物質(zhì))如果生命在宇宙其它地方也存在的話，它們也有可能以氫氣為食。我們知道，在地球上，氫氣可以通過非生物形式產(chǎn)生，比如水就可以和含鐵的巖石反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。在其他星球上，也極有可能通過非生物的方式產(chǎn)生氫氣，那樣的話，一些微生物生命形式就可以利用這些氫了。