早在大約60年前，人們就首次觀察到綠藻可以生成氫氣的現(xiàn)象,。但長期以來,，人們一直把這一現(xiàn)象,，只當(dāng)作是生物界的一項(xiàng)奇聞來看，并沒有予以任何重視,。一般來說,，為了讓植物細(xì)胞能夠生成氫氣，人們必須把這些細(xì)胞,，與光和氧氣隔絕一陣子,。在這樣的條件下，植物細(xì)胞內(nèi)部一種可生成氫氣的酶,，也就是氫化酶,，便會(huì)被激活,。假如此時(shí),，人們?cè)侔堰@些綠藻，置入陽光下的話,，氫氣生產(chǎn)便會(huì)開始,，但它只會(huì)延續(xù)幾秒鐘，最多幾分鐘的時(shí)間,，便告結(jié)束,。從經(jīng)濟(jì)角度而言，如此低的氫氣產(chǎn)量,，是沒有什么意義的,。

現(xiàn)在，人們已經(jīng)可以刺激藻類,，明顯地提高其生產(chǎn)能力了,。德國波恩的生物學(xué)家所獲得的科研成果，也為此做出了很大貢獻(xiàn),。就像所有綠色植物一樣,，綠藻也具備兩套光合系統(tǒng)，它們是由類似于胡蘿卜素和葉綠素這樣的分子組成的,。這些分子的特長,，是收集和利用陽光。

這些光合系統(tǒng),，也可以被看成是某種由光照帶動(dòng)的電子傳送帶,。植物細(xì)胞可以利用這些電子，合成能量豐富的化合物,。就是氫氣的生產(chǎn)過程,，也和光合作用時(shí)所傳送的電子數(shù)量有關(guān)。氫化酶,，這個(gè)綠藻在進(jìn)化發(fā)展過程中,，所保留下來的殘遺,，就是利用電子，分別把兩個(gè),、兩個(gè)的質(zhì)子,，轉(zhuǎn)化成一個(gè)個(gè)的氫分子。

然而,，處于整條光合作用鏈第一節(jié)點(diǎn)上的光合系統(tǒng),，受到陽光輻照時(shí)所生產(chǎn)的，并不僅僅是電子,。由于水分子,，同時(shí)也被分解，所以,，它也會(huì)生產(chǎn)出氧分子,。恰恰這一效應(yīng)，卻是一個(gè)障礙,，假如綠藻細(xì)胞應(yīng)當(dāng)起到氫氣工廠的作用的話,，因?yàn)檠鯕饪梢韵龤浠傅幕钚裕蛊涮幱诎c瘓狀態(tài),。

這也是綠藻為什么在過去的實(shí)驗(yàn)中,，只能在很短的時(shí)間內(nèi)，提供氫氣的原因所在,。一旦由于光合作用而產(chǎn)生的氧氣,，達(dá)到了一定的濃度之后，氫化酶,，便停止了它們的工作,。

多年前，科學(xué)家們就已經(jīng)成功地利用一種抑制劑,，有針對(duì)性地阻止了負(fù)責(zé)生成氧氣的那個(gè)光合系統(tǒng),，繼續(xù)工作。只不過,，這樣一來,，這個(gè)系統(tǒng)，也就不再生成電子了,，使得處于無氧狀態(tài)下的綠藻,，不得不轉(zhuǎn)換它們的新陳代謝機(jī)制。它們開始降解其自身儲(chǔ)藏的物質(zhì),，比如淀粉和蛋白質(zhì),。

這樣的降解過程，同樣也會(huì)生成電子,。隨后,，這些電子又被另一個(gè),、不受抑制劑影響的光合系統(tǒng)，在陽光輻照的作用下,，輸送到高一級(jí)的能量上,。這樣一來，氫化酶便可以利用這些“高能”電子,，轉(zhuǎn)換釋放出人們所希求的氫分子,。

與此相比，最近才開發(fā)出來的另一種方法,，就顯得更為巧妙,。這種方法的關(guān)鍵之處，在于去硫,。假如給盛放在封閉式,，也就是不流通的容器中的綠藻，供給不含硫的營養(yǎng)液的話,，那么,，即使這些綠藻受到陽光的輻照,，它們所生成的氧氣,，也會(huì)越來越少，其產(chǎn)量可以逐步降到正常水準(zhǔn)的十分之一,。

與此同時(shí),，在所謂的細(xì)胞呼吸過程中，物質(zhì)新陳代謝所需的氧氣量,，卻不會(huì)減少,。因此，營養(yǎng)液中的氧氣含量,，便會(huì)很快降低,，氫化酶的活性，也就會(huì)相應(yīng)地增強(qiáng),。也就是說,，在缺硫的情況下，綠藻自己所選擇的新陳代謝之路,，其結(jié)果,，恰恰是光照帶動(dòng)的氫氣生產(chǎn)。

不過,，最晚七天之后,，這些氫氣生產(chǎn)者的生產(chǎn)能力，便會(huì)明顯下降,。這時(shí),，必須要讓它們歇息一下,，重新進(jìn)行正常的光合作用，再次積蓄淀粉和蛋白質(zhì),，恢復(fù)體力,。通過提高營養(yǎng)液的硫含量，便可以很容易地達(dá)到這一步,。從某種意義上來說,，硫元素，在此起著控制器的作用,。人們可以依靠它,，隨意控制綠藻，要么生產(chǎn)氧氣,，要么生產(chǎn)氫氣,。

從純計(jì)算的角度而言，一平方米面積的綠藻液,，在德國的照仗跫攏刻煒梢蘊(yùn)峁?/FONT>20克的氫氣,。理論上來說，大規(guī)模的設(shè)備,，完全可能生產(chǎn)出數(shù)量可觀的氫氣,，用于能源供應(yīng)。然而,，實(shí)際情況,，和這個(gè)理論生產(chǎn)力的實(shí)現(xiàn)，還相隔甚遠(yuǎn),。

用波恩學(xué)者哈珀的話來說,，就是目前還存在三個(gè)“生物障礙”。首先,，至今在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的綠藻,，在進(jìn)行電子輸送時(shí)，頂多只利用了其光合能力的20％,。此外,，綠藻也進(jìn)化發(fā)展出一種保護(hù)機(jī)制，當(dāng)陽光輻照過強(qiáng)時(shí),，保護(hù)自己不受影響,。這一保護(hù)機(jī)制，同樣也降低了綠藻的氫氣生產(chǎn)能力,。第三個(gè)障礙,，是這些綠藻，不能連續(xù)作業(yè)，而是不斷需要長達(dá)兩天的休息時(shí)間,，以“恢復(fù)體力”,。

此間，波恩的學(xué)者進(jìn)一步研究了氫氣生產(chǎn)的關(guān)鍵性單元,，也就是氫化酶,，它有多種亞種?？茖W(xué)家們成功地從不同的綠藻中,，分離出氫化酶基因。現(xiàn)在,，德國學(xué)者在一項(xiàng)由日本能源部資助的國際項(xiàng)目中,，嘗試把藻類的光合作用系統(tǒng)以及氫化酶，涂到人造膜上,。

但波恩大學(xué)的哈珀卻以為,，直接利用藻類，更為簡單,。生物學(xué)家們已經(jīng)把氫化酶基因,，和一個(gè)控制元，嫁接在一起,。后者的作用,，是提高讀氫化酶遺傳信息的次數(shù)。帶有這種基因構(gòu)造的藻類,，和它們的天然同類相比,，氫氣產(chǎn)量,，提高了兩到三倍,。目前，波恩的生物學(xué)家正在和美國加州的一家新興公司一起合作,，檢驗(yàn)藻類是否適合于用來進(jìn)行氫氣的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),。假如檢驗(yàn)結(jié)果表明，這只是一個(gè)不可實(shí)現(xiàn)的幻想的話,，那么科學(xué)家們至今的努力,，也并不是徒勞的。他們的科研成果,，今天,，就已經(jīng)豐富了生物學(xué)的基礎(chǔ)研究。

摘自 科技之光