通过波文梁，莫纳什大学;克里斯绿化，莫纳什大学,史蒂文·乔恩，莫纳什大学
人类直到最近才开始考虑使用氢作为能源，但细菌却在其中南极洲已经做了十亿年了。
我们研究了451种不同的细菌从南极洲东部的冻土中发现，它们大多数以空气中的氢作为燃料生存。通过基因分析，我们还发现，大约在10亿年前，这些细菌与其他大陆上的表亲发生了分化。
这些令人难以置信的微生物来自南极洲东部麦凯冰川北部的无冰沙漠土壤。很少有高等植物或动物能在这样的环境中茁壮成长，这里几乎没有可用的水，温度在零度以下，极地的冬天是漆黑一片。
尽管条件恶劣，微生物仍然大量繁殖。数百种细菌和数百万个细胞可以在一克土壤中找到，形成了独特而多样的生态系统。
微生物群落如何在如此恶劣的环境中生存?
这是光合作用的可靠替代品
我们发现，超过四分之一的南极土壤细菌会产生一种叫做RuBisCO的酶，这种酶能让植物利用阳光从空气中捕获二氧化碳，并将其转化为生物质。光合作用产生了地球上大部分的有机碳。
然而，我们发现超过99%的含有rubisco的细菌无法捕获阳光。相反，它们执行一个称为化学合成的过程。
他们不是依靠阳光将二氧化碳转化为生物质，而是使用诸如氢气、甲烷和一氧化碳等气体的无机化合物。
生活在空气中
细菌从哪里找到这些富含能量的化合物呢?信不信由你，最可靠的来源是空气!
空气中含有大量的氮、氧和二氧化碳，但也含有微量的能源氢、甲烷和一氧化碳。
它们只以极低的浓度存在于空气中，但空气的量是如此之大，它为可以利用它们的生物提供了几乎无限的这些分子。
很多人可以做到。大约1%的南极土壤细菌可以利用甲烷，大约30%的细菌可以利用一氧化碳。
更值得注意的是，我们的研究表明，90%的南极土壤细菌可能会清除氢从空中。
细菌从氢、甲烷和碳中获取能量，通过化学过程将它们与氧气结合，就像一种非常缓慢的燃烧。
我们的实验表明，即使在-20°C的温度下，细菌也会消耗大气中的氢，它们可以消耗足够的能量来满足所有的能量需求。
更重要的是，氢气可以为化学合成提供动力，这可能提供足够的有机碳来维持整个群落。其他细菌可以通过“吃掉”它们的氢动力邻居或它们产生的富含碳的软泥来获取这些碳。
空气中的水
当你燃烧氢气时，或者当细菌从中获得能量时，唯一的副产品是水。
制造水对南极的细菌来说是一个重要的奖励。他们生活在极度干旱的沙漠中，那里没有水，因为周围的冰几乎是永久冻结的，土壤中的任何水分都被干燥寒冷的空气迅速吸走。
因此，从“稀薄空气”中产生水的能力可能解释了这些细菌如何能够在这种环境中存在数百万年。根据我们的计算，氢动力水的产生速度足以在短短两周内为整个南极细胞补充水分。
通过采用“氢经济”，这些细菌满足了它们对能量、生物量和水合作用的需求。一石三鸟。
氢经济能维持地外生命吗?
南极土壤细菌极简的依赖氢的生活方式重新定义了我们对地球上生命最低要求的理解。它还为寻找地外生命带来了新的见解。
氢是宇宙中最常见的元素，几乎占所有物质的四分之三。它是一些外星球大气的主要成分，比如HD 189733 b它围绕着一颗距离地球64.5光年的恒星运行。
如果生命存在于这样一颗行星上，那里的条件可能不像地球上的大部分地区那样适宜居住，那么消耗氢气可能是最简单、最可靠的生存策略。
“跟着水走”是搜寻外星生命的口头禅。但考虑到细菌确实可以从空气中制造水，也许寻找地球以外生命的关键是“跟随氢”。
波文梁，微生物学博士候选人，莫纳什大学;克里斯绿化副教授，微生物学，莫纳什大学,史蒂文·乔恩保护南极洲环境未来主任，莫纳什大学
谈话
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