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随着全球变暖等环境问题加剧，清洁新能源快速发展。除了我们熟悉的太阳能和风能之外，以氢气为燃料的氢能也是一种非常重要的清洁能源，因为氢气的燃烧只产生宝贵的水，而不会排放任何二氧化碳。然而，氢气的制造、储存和运输技术难度大，成本居高不下。现在，生物学家的一项新发现可能会带来新的技术途径，使古细菌能够帮助我们生产氢气。

什么是古菌？

表面上与细菌相似，它们是非常小的单细胞生物，因此很长一段时间它们被称为古细菌。因为当时的科学家认为它们比细菌更古老。然而，随着近年来基因组测序技术的发展，越来越多的证据表明，这些所谓的古菌实际上与细菌并不是同一类型的生物。因此，它们被生物学家重新命名为古菌，并成为独立的实体。一个古菌领域。相反的是细菌域和真核生物域。我们每天看到的各种宏观生物，比如植物、动物，包括我们人类，还有一些微生物比如真菌，都属于真核领域。

之所以对古菌的认识如此曲折，主要是因为它们与细菌太相似，而与真核细胞不太相似。例如，真核细胞具有被核膜包裹的已形成的细胞核，而古细菌和细菌则没有已形成的细胞核，因此古细菌和细菌统称为原核生物。此外，古细菌和细菌的细胞尺寸明显小于真核细胞。古细菌和细菌的基因组是圆形的，而真核细胞的基因组则组装成结构复杂的染色体。

然而，随着人类对生物体的认识深入到分子水平，人们发现古细菌的一些核心系统更像真核生物。例如，古细菌和真核生物的DNA被一类叫做组蛋白的蛋白质包裹着，从而提高了结构稳定性的可控性，但细菌却没有这样的机制。从更深层次上看，古菌的转录机制、DNA复制机制、DNA修复机制以及参与这些机制的酶更接近真核系统，与细菌系统有较大不同。

此外，古细菌还有一些独特的特征。例如，它们的细胞膜组成与细菌和真核生物不同。

由于这种相互交织的相似性，科学家们发现很难弄清楚古细菌、细菌和真核生物的进化起源。目前公认的理论认为，真核生物是由古细菌和细菌偶然结合而产生的。然而，该理论还有一些无法解释的方面仍需要研究。

无论其起源如何，在当今的地球上，古细菌与细菌和我们真核生物和谐相处。早期研究中发现的古菌主要分布在一些极端环境中，比如深海下高压高温的温泉喷口，以及一些含有极端化学物质的环境中。然而，随着基因组测序，特别是微生物菌群宏基因组测序研究的发展，人们发现古菌实际上广泛存在于地球上的各种环境中，甚至在我们的肠道中。产甲烷细菌生活在人类和其他哺乳动物（例如牛）的肠道中。这种古细菌有助于我们的消化，也有助于我们消化过程的味道。

在极端化学环境中生存的古细菌往往有自己独特的生存方式。它们无法像植物一样进行光合作用，也没有办法获取其他生物提供的营养。结果，这些古细菌开发出了从化学反应中获取能量的方法。例如，对我们来说有臭味且有毒的硫化物可以用作能源。科学家最近的研究发现，为了排出能源生产过程中产生的多余电子，一些古菌进化出了一种氢化酶，可以催化电子与水中的氢离子结合产生氢气。

氢化酶此前已在细菌和真核生物中被发现，但古细菌生活在极端环境中，因此其氢化酶可以在更极端的环境中稳定工作，这给氢化酶的工业应用带来了挑战。希望。未来，也许你驾驶的氢能源汽车将由古细菌提供动力。

本文系科普中国·创作培育计划支持作品