このありふれた細菌は科学者に空気をエネルギーに変える方法を教えている

結核菌の仲間であるマイコバクテリウム・スメグマティスは、信じられないほど素晴らしい技を繰り出すことができます。燃料が不足すると、周囲の大気や水に含まれる微量の水素を吸収してエネルギーに変換します。簡単に言えば、空気を電気に変えるのです。

悪名高い同族とは異な​​り、 M. スメグマティスは非病原性で、火山の噴火口から南極の気候、海の最も深いところまで、文字通り世界中の土壌でよく見られます。この普遍性と回復力は、微量の水素を栄養として吸収する能力によるところが大きいです。研究者は、そのメカニズムの一部は認識していましたが、その仕組みは知りませんでした。しかし、ネイチャー誌に掲載された新しい論文が明らかにしたように、この謎はついに解明され、革命的なクリーンエネルギーの新時代を告げる可能性があります。

オーストラリアのモナッシュ大学バイオメディシン発見研究所の研究者らは、 M. smegmatisのユニークな酵素「Huc」を発見し、分離した。この酵素は水素を電気に変換することができる。「Huc は極めて効率的です」と、研究の共同リーダーで微生物学教授のクリス・グリーニング氏は先週の声明で述べている。「他の既知の酵素や化学触媒と異なり、Huc は大気レベル以下の水素、つまり私たちが呼吸する空気のわずか 0.00005 パーセントでも消費します。」

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これまで知られていなかった酵素を分離して特定するために、研究者らはクライオ電子顕微鏡法を利用しました。これは、凍結した Huc サンプルに電子を照射して、その原子構造と電気経路をマッピングするものです。電気化学として知られる別の手法により、研究者らは精製された酵素がごく微量の水素濃度で電気を生成できることを実証することができました。そこから研究者らは、Huc を電極に固定することで、その電子が電気回路に伝達され、電流を生成できると説明しました。

まだ比較的初期段階ですが、研究者たちは、 M. スメグマティスが実験室環境で簡単に大量に培養できることから、新たに分離された Huc 酵素がいつか大規模に培養されることを期待しています。さらに、この能力を持つのは Huc だけではありません。モナッシュ大学の研究者によると、土壌細菌の 60 ～ 80 % が同様の酵素を持ち、合計で年間 7,000 万トンの水素を吸収しています。これらの酵素をさらに研究することで、気候変動に直面した大気の状態を安定させる方法についての洞察が得られる可能性があります。

しかし、その前に、天然のHucバッテリーは太陽電池のように利用され、最終的にはスマートウォッチ、コンピューター、さらには将来的には自動車の電源として利用できるようになるかもしれない。「十分な量のHucを生産できれば、クリーンエネルギーの生産にそれを使用することに文字通り限界はない」と、モナッシュバイオメディシンディスカバリー研究所の研究員で研究共同リーダーのリース・グリンター氏は先週語った。