科学者は、空気を電気に変換する酵素を発見しました

オーストラリアの研究者は、空気をエネルギーに変換できる酵素を発見しました。

オーストラリアの研究者は、空気をエネルギーに変換できる酵素を発見しました。 最近、権威あるジャーナルに発表された研究 自然、酵素が空気中の少量の水素を使用して電流を生成することを示しています。 このブレークスルーは、文字通り薄い空気から電力を生成できるデバイスの開発への道を開きます。

この発見は、Reese Grinter 博士、Ashley Krupp 博士が率いる科学者チームによって行われました。 オーストラリアのメルボルンにあるモナッシュ大学生物医学発見研究所のクリス・グリーニング教授。 チームは、土壌によく見られるバクテリアから水素消費酵素を生成し、研究しました。

チームによる最近の研究では、多くのバクテリアが、栄養素の乏しい環境でエネルギー源として大気中の水素を使用することが示されました。 グリーニング教授は、「バクテリアが空気中の微量水素をエネルギー源として利用して、南極の土壌、火山の噴火口、深海などで成長し、生き残ることができることは以前から知られていました。」 「しかし、彼らがどのようにそれを行ったのか、今まで知りませんでした。」

この中で 自然 この論文により、研究者は、大気中の水素を使用する酵素を、バクテリアと呼ばれる細菌から抽出しました。 マイコバクテリウム塗抹標本. 彼らは、Huc と呼ばれるこの酵素が水素ガスを電流に変換することを示しました。

Dr. Grinter は、「Huc は非常に効率的です。他のすべての既知の化学酵素や触媒とは異なり、大気レベル以下の水素も消費します。つまり、私たちが呼吸する空気の 0.00005% 未満です。」

研究者は、いくつかの最先端の方法を使用して、大気中の水素酸化の分子設計図を明らかにしました。 彼らは高度なクライオ EM 顕微鏡法 (cryo-EM) を使用して原子構造と電気経路を決定し、境界を押し広げて、この方法でこれまでに報告された最も解決された酵素構造を生成しました。 彼らはまた、電気化学と呼ばれる技術を使用して、精製された酵素が正確な水素濃度で電気を生成することを実証しました.

Krupp 氏による実験では、精製された Huc を長期間保存できることが示されています。

驚くほど安定しています。 酵素は冷凍または80度まで加熱することができます[{” attribute=””>Celsius, and it retains its power to generate energy,” Ms. Kropp said. “This reflects that this enzyme helps bacteria to survive in the most extreme environments.”

Huc is a “natural battery” that produces a sustained electrical current from air or added hydrogen. While this research is at an early stage, the discovery of Huc has considerable potential to develop small air-powered devices, for example as an alternative to solar-powered devices.

The bacteria that produce enzymes like Huc are common and can be grown in large quantities, meaning we have access to a sustainable source of the enzyme. Dr. Grinter says that a key objective for future work is to scale up Huc production. “Once we produce Huc in sufficient quantities, the sky is quite literally the limit for using it to produce clean energy.”

Reference: “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen” by Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Hari Venugopal, Moritz Senger, Jack Badley, Princess R. Cabotaje, Ruyu Jia, Zehui Duan, Ping Huang, Sven T. Stripp, Christopher K. Barlow, Matthew Belousoff, Hannah S. Shafaat, Gregory M. Cook, Ralf B. Schittenhelm, Kylie A. Vincent, Syma Khalid, Gustav Berggren and Chris Greening, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7