人类直到最近才开始考虑利用氢作为能源，但南极洲的细菌已经这样做了十亿年。国外一研究团队研究了来自南极洲东部冻土的451种不同种类的细菌，发现其中大多数是通过使用空气中的氢作为燃料而生存的。通过基因分析，他们还发现这些细菌在大约10亿年前从其他大陆的表亲中分离出来。

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种环境中茁壮成长，那里几乎没有可用的水，温度在零度以下，极地的冬天是漆黑的。

尽管环境恶劣，微生物依然茁壮成长。在一克土壤中可以发现数百种细菌和数百万个细胞，形成一个独特而多样的生态系统。

微生物群落如何在如此严酷的环境中生存?

是光合作用的可靠替代品

他们发现，超过四分之一的南极土壤细菌能产生一种叫做RuBisCO的酶，这种酶能让植物利用阳光捕获空气中的二氧化碳，并将其转化为生物量。这个过程，光合作用，产生了地球上大部分的有机碳。然而，他们发现超过99%的含rubisco的细菌无法捕捉阳光。相反，它们执行一个叫做化学合成的过程。

它们使用无机化合物，如氢气、甲烷和一氧化碳等气体，而不是依靠阳光将二氧化碳转化为生物质。

生活在空气中

细菌从哪里找到这些富含能量的化合物?最可靠的来源是空气!

空气中含有高浓度的氮、氧和二氧化碳，但也含有微量的能源氢、甲烷和一氧化碳。它们只以非常低的浓度存在于空气中，但空气如此之多，它为能够利用它们的生物体提供了几乎无限的分子供应。大约1%的南极土壤细菌可以使用甲烷，大约30%可以使用一氧化碳。

南极的细菌生活在空气中，用氢作为燃料制造自己的水

更值得注意的是，他们的研究表明，90%的南极土壤细菌可以从空气中清除氢。细菌通过与氧气结合的化学过程从氢、甲烷和碳中获得能量，这一过程就像一种非常缓慢的燃烧。他们的实验表明，即使在零下20°C的温度下，细菌也会消耗大气中的氢，它们消耗的氢足以满足它们的所有能量需求。

更重要的是，氢可以为化学合成提供动力，这可能会提供足够的有机碳来维持整个社区。其他细菌可以通过“吃掉”它们的氢动力邻居或者它们产生的富含碳的软泥来获取碳。

空气中的水

当你燃烧氢气，或者细菌从中获取能量时，唯一的副产品就是水。制造水对南极细菌来说是一个重要的好处。它们生活在极度干旱的沙漠中，在那里水是不存在的，因为周围的冰几乎是永久冻结的，土壤中的水分会被干燥、寒冷的空气迅速吸走。因此，从“稀薄的空气”中产生水的能力可能解释了这些细菌如何能在这种环境中存在数百万年。根据他们的计算，氢动力产生的水的速度足以在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源、生物质和水合作用的需求。三鸟一石。

氢经济能维持外星生命吗?

南极土壤细菌的极简依赖氢的生活方式重新定义了他们对地球上生命所需的最低限度的理解。它还为寻找外星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。它是一些外行星大气层的主要组成部分，比如HD 189733b，它围绕一颗距离地球64.5光年的恒星运行。

如果在这样一个星球上存在生命，那里的条件可能不像地球上的大多数地方那么适宜生存，消耗氢可能是最简单和最可靠的生存策略。

“跟着水走”是寻找地外生命的咒语。但考虑到细菌确实可以从空气中制造水，也许在地球之外寻找生命的关键是“跟随氢”。 

原标题：南极细菌靠空气生存，并以氢为燃料制造水