Luft ist ein Gasgemisch und hat keine feste chemische Formel, da sie aus verschiedenen Molekülen besteht. Eines davon ist O₂ , der Sauerstoff, den wir atmen und der für die Zellatmung und Verbrennungsvorgänge wichtig ist.
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Die Berner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus Australien und Neuseeland den theoretischen Prozess der Energiegewinnung von Organismen aus dem Wasserstoff im Labor nachgebaut, wie die Universität Bern mitteilte. Die Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift «Proceedings» der US-Akademie für Wissenschafte (Pnas) veröffentlicht wurden, liefern den ersten Beweis, dass der Prozess tatsächlich stattfindet.
Die chemische Reaktion dahinter kennen viele aus Knallgasexperimenten im Chemieunterricht. Dabei lässt man Wasserstoff und Sauerstoff miteinander reagieren. Bei dieser Reaktion wird Energie frei, was zu einem Knall führt.
In Bakterien passiert diese Reaktion aber nicht explosionsartig, sondern ganz kontrolliert. Enzyme steuern den Ablauf so, dass die Energie schrittweise in ATP umgewandelt wird. ATP ist wie eine kleine Batterie, die die Zelle für viele Aufgaben braucht.
Forschende der Universität Bern haben diesen Prozess im Labor nachgebaut. Sie nutzten drei Enzyme, die in eine künstliche Membran eingebaut wurden.
Obwohl Wasserstoff nur in verschwindend kleinen Mengen in der Luft vorhanden ist, schafften es die drei Enzyme im Experiment, die Energie aus der Reaktion zu konservieren und in ATP umzuwandeln.
«Das ist umso beeindruckender, als dass Sauerstoff 400’000-mal häufiger in der Luft vorkommt als Wasserstoff, also weit weg von den idealen Bedingungen der Knallgasreaktion. Obwohl der Prozess nur langsam abläuft, ist er ausreichend, um einen Organismus in schlechten Zeiten über die Runden zu bringen, wie wir berechnet haben», sagte Studienleiter Christoph von Ballmoos von der Universität Bern laut der Mitteilung.
Noch seien viele Fragen offen, so Ballmoos weiter. Die neue Studie sei jedoch ein Meilenstein zur Machbarkeit und ein Anfang für weitere spannende Anwendungsmöglichkeiten.
