Водородные бактерии

Водородные бактерии — группа бактерий, способных получать энергию для роста в результате окисления молекулярного водорода (H₂). Как правило, эта реакция сочетается с автотрофной ассимиляцией углекислого газа (CO₂), что позволяет бактериям использовать неорганические соединения для построения органического вещества.

Основные характеристики:

• Метаболизм: Окисление водорода катализируется ферментом гидрогеназой. Усвоение CO₂ происходит с помощью ферментов рибулозодифосфатного цикла (также известного как цикл Калвина).
• Питание: Большинство водородных бактерий являются факультативными хемолитоавтотрофами. Это означает, что они могут расти как на неорганических субстратах (H₂ + CO₂ + O₂), так и на обычных органических питательных средах, что отличает их от облигатных автотрофов.
• Таксономия: Группа не является единой в таксономическом отношении. Способность к хемолитоавтотрофному рооду на водороде обнаружена у представителей различных родов, таких как Pseudomonas, Alcaligenes, Paracoccus, Nocardia и других.
• Скорость роста: По сравнению с другими литотрофными микроорганизмами (например, нитрифицирующими бактериями), водородные бактерии отличаются высокой скоростью роста.
• Экология: Широко распространены в природе — в почвах, пресных и морских водоёмах.
• Практическое значение: Рассматривались как перспективные объекты для промышленного получения микробной белковой массы (белково-витаминных концентратов) из непищевого сырья.

Важное уточнение: К водородным бактериям в классическом понимании обычно не относят микроорганизмы, окисляющие H₂ только в строго анаэробных условиях, такие как:

• Метанобразующие археи (использующие H₂ для восстановления CO₂ до CH₄).
• Сульфатвосстанавливающие бактерии (использующие H₂ для восстановления сульфата до сероводорода).
• Другие анаэробные хемолитотрофы.

Современный контекст

Современная микробиология реже использует термин «водородные бактерии» как чёткую физиологическую группу, поскольку способность к окислению H₂ оказалась распространена среди ещё более широкого круга микроорганизмов, включая некоторые цианобактерии и археи. Исследования сосредоточены на биохимии и генетике ключевого фермента — гидрогеназы, который имеет большое значение для биотехнологий, связанных с водородной энергетикой. Интерес к ним сохраняется в контексте:

1. Биоремедиации: Потенциальное использование для очистки газовых смесей.
2. Синтетической биологии: Гидрогеназы изучаются как компоненты для создания искусственных метаболических путей.
3. Астробиологии: Такие бактерии рассматриваются как модели для возможной жизни в бескислородных атмосферах других планет, где может присутствовать H₂.