Микробные фабрики, которые производят водород вместо кислорода при воздействии дневного света на воздухе, помогут в создании экологически чистого источника энергии. Подробности о новой разработке ученых сообщает журнал Nature Communications.

Обычно клетки водорослей фиксируют углекислый газ и производят кислород путем фотосинтеза. В исследовании ученых из Бристольского университета и Харбинского технологического института использовались капельки сахара. Их заполнили живыми клетками водорослей для выработки водорода, а не кислорода, путем фотосинтеза.

Водород потенциально является климатически нейтральным топливом, его рассматривают в качестве источника энергии в будущем. Главный недостаток водородного топлива состоит в том, что для его производства требуется много энергии. Нужна более экологически чистая альтернатива, и это открытие может стать важным шагом вперед.

Чтобы заставить водоросли вырабатывать водород, нужно ограничить поступление в них серы — одного из важных компонентов клеточных белков. В ответ водоросль замедляет обмен веществ, а образующиеся в процессе фотосинтеза излишки энергии выделяет в окружающую среду в виде водорода. Он образуется из воды под действием катализатора — фермента гидрогеназы. В природе этот защитный механизм водорослей запускается только в «голодные» времена и, в целом, выход водорода весьма незначителен.

Электронно-микроскопическое изображение плотно упакованной капли водорослевых клеток, продуцирующих водород. Масштабная линейка 10 мкм. Фото: профессор Синь Хуанг, Харбинский технологический институт.

Чтобы увеличить уровень выделения водорода, ученые покрыли живые микрореакторы из капель сахара с клетками водорослей внутри тонкой оболочкой из бактерий. Они поглощают кислород и, следовательно, увеличивают количество клеток водорослей, приспособленных к гидрогеназной активности.

Хотя эта работа все еще находится на начальной стадии, она представляет собой шаг к развитию фотобиологической зеленой энергии в естественных аэробных условиях.