越來越多研究證據(jù)表明，氫氣在動(dòng)物植物和菌類等多種生物中具有正面效應(yīng)?？紤]到地球人口的不斷增加，人類食物需求不斷增加，尋找經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品對(duì)于避免食品短缺問題十分必要。氫氣醫(yī)學(xué)方面，人們主要關(guān)注對(duì)人類疾病的改善作用。在農(nóng)業(yè)方面，氫氣作用不僅是作物健康，也包括土壤改良，這對(duì)畜牧業(yè)和耕地的價(jià)值更突出。研究發(fā)現(xiàn)氫氣能促進(jìn)植物根發(fā)育和抗逆能力，如對(duì)重金屬、干旱和高鹽等的反應(yīng)能力。不僅如此，氫氣還能幫助農(nóng)產(chǎn)品保鮮如獼猴桃、草莓和荔枝等水果，可能對(duì)于某些糧食和食品存儲(chǔ)也有幫助。上述效應(yīng)中，具體如何使用能取得最佳效果，是走向?qū)嵱帽匦杌卮鸬膯栴}。
 

研究證據(jù)越來越明確，氫氣應(yīng)該被視為一類特殊的氣體生物信號(hào)分子，因?yàn)檫@種分子能影響和控制多種細(xì)胞功能。這類信號(hào)分子還包括活性氧、一氧化氮和硫化氫氣體信號(hào)。在氧化應(yīng)激反應(yīng)過程中，細(xì)胞能產(chǎn)生多種活性氧，例如如超氧陰離子、過氧化氫和羥自由基等?；钚匝鯐?huì)影響細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境，影響細(xì)胞功能?；钚缘簿哂兄匾飳W(xué)活性氧，例如一氧化氮和過氧亞硝酸。硫化氫也是一種重要的信號(hào)分子，通常與活性氧活性氮在應(yīng)激反應(yīng)中一起產(chǎn)生。氫氣對(duì)生物氧化應(yīng)激具有明確的影響，能減少過度氧化應(yīng)激損傷，必然在多個(gè)層面影響氧化應(yīng)激生物學(xué)效應(yīng)。(氫思語：可否將調(diào)節(jié)氧化還原平衡分子如鐵銅離子、蘿卜硫素、活性氧、一氧化氮、一氧化碳、硫化氫和氫氣一起作為氧化應(yīng)激調(diào)控因子，或氧化還原調(diào)控分子。)
 

植物細(xì)胞可以產(chǎn)生這些分子，且存在時(shí)間和空間特異性。非常有可能的是，這些分子之間存在相互作用，當(dāng)然和氫氣也可能存在雙向相互作用。如氫氣可影響一氧化氮的水平和作用，而一氧化氮可以調(diào)節(jié)氫氣的代謝。有時(shí)候，信號(hào)調(diào)控可產(chǎn)生短期和長(zhǎng)期細(xì)胞效應(yīng)。氫氣分子體積極小，活性相對(duì)穩(wěn)定，導(dǎo)致氫氣很難和蛋白質(zhì)分子形成共價(jià)鍵，產(chǎn)生共價(jià)鍵活性調(diào)節(jié)效應(yīng)，這種調(diào)節(jié)常見于一氧化氮和硫化氫的生物效應(yīng)過程。但是氫氣能有效清除特定類型的活性氧如羥基自由基和亞硝酸陰離子，氫氣在生物組織強(qiáng)大的擴(kuò)散能力可能會(huì)顯著提高這種效應(yīng)強(qiáng)度(氫思語)，這是其他活性物質(zhì)不具備的特殊能力。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，氫氣可影響血紅素蛋白活性如血紅素加氧酶( HO-1)。曾經(jīng)有學(xué)者提出氫氣的物理特性可能會(huì)對(duì)植物和動(dòng)物生物學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生影響。
 

我們現(xiàn)在對(duì)氫氣生物作用的分子本質(zhì)仍然缺乏了解，要弄清除這個(gè)問題，需要大量投入開展氫氣和生物系統(tǒng)相互作用的深入研究。作用于植物細(xì)胞的氫氣有兩個(gè)來源，內(nèi)源性合成和外源性補(bǔ)充。外源性補(bǔ)充氫氣可以理解為一種植物藥物或農(nóng)藥。但是植物細(xì)胞本身含有氫化酶，具有合成和分解氫氣的能力和潛力。氫化酶是典型的金屬酶，如鐵、鐵鐵和鐵鎳氫化酶都含有金屬活性中心，酶的本質(zhì)是利用這些金屬活性催化合成和分解氫氣。
 

動(dòng)物的胃腸道內(nèi)細(xì)菌也是氫氣的主要來源，而且胃腸道以外如口腔、鼻腔、生殖道內(nèi)細(xì)菌也具有合成氫氣的能力。真可謂人體的氫氣來源多樣，氫氣無處不在。當(dāng)然植物的氫氣也有可能來自其共生菌。
 

雖然氫氣生物學(xué)作用機(jī)制不完全清楚，但氫氣對(duì)動(dòng)物植物的生物學(xué)效應(yīng)基礎(chǔ)仍然有非常豐富的研究積累。例如大量研究發(fā)現(xiàn)，氫氣能減少各種氧化損傷，具有抑制炎癥反應(yīng)的作用，也能避免氧化應(yīng)激相關(guān)的細(xì)胞凋亡等。這對(duì)于氫氣的醫(yī)學(xué)效應(yīng)，完全能滿足機(jī)制解釋的需要。

Russell G, Zulfiqar F, Hancock JT.Hydrogenases and the Role of Molecular Hydrogen in Plants.Plants (Basel). 2020 Sep 2;9(9):E1136.