氢气作为可逆代谢阻滞的中心开关-生物技术应用的新前景新陈代谢是维持生命的所有化学反应的总和。新陈代谢包括物质代谢和能量代谢两个方面。生物在长期的进化过程中，不断地与它所处的环境发生相互作用，逐渐在新陈代谢方式上形成了不同的类型。按照自然界中生物体同化和异化过程的不同，新陈代谢的基本类型可以分为同化作用和异化作用两种。一方面，生物有机体把从环境中摄取的物质，经一系列的化学反应转变为自身物质。这一过程称为同化作用，即物质从外界到体内，从小分子到大分子。因此，同化作用是一个吸收能量的过程，如绿色植物利用光合作用，把环境中的水和二氧化碳等物质转化为淀粉、纤维素等物质。与此相反的是异化作用，即从体内到外界环境，物质由大分子转变为小分子的过程，这是个释放能量的过程，同时把生物体不需要或不能利用的物质排出体外。因为代谢与最大寿命潜力相关，是最古老的科学问题之一，所以生命科学家一直在努力设法控制生物和人的代谢率。氢气是地球生命进化过程中最重要的环境因素，氢气对今天的地球生命有没有重要干预作用，特别是对代谢的影响，这是一个非常值得探讨的问题。本研究论文报道了一系列微生物，从微藻到酵母，暴露在100%氢气环境下的细胞代谢和细胞生长完全被阻滞，但这种现象完全可逆。研究还报道了微藻在氢气暴露条件下对极端胁迫条件(如高盐浓度)的耐受性。发现在纯氢气环境下，微藻可以承受极端的极端胁迫应激。添加氧气或空气几乎能完全恢复代谢率和细胞生长。就是说给了氧气，氢气暴露产生的这种代谢生长停止能逆转回来。分子动力学模拟在原子尺度上解释了这一现象。各种蛋白质，包括光合作用和呼吸复合体(LHCII，细胞色素c5)在与氢的相互作用中被探索。氢气暴露减少了表明热稳定性的蛋白质残基的波动，氧气环境下没有这种变化。这一研究其实生动地告诉我们，氢气和代谢分子之间存在明确的相互作用，氢气能减少蛋白质残基的波动更是从原子维度上解释了氢气和蛋白质相互作用基础。这一研究对于推动氢气生物学研究具有巨大作用，需要大家认真深入全面阅读思考。根据上述机理，在绝对氢气气氛下，生物产品(如水果)可以在不消耗任何能量的情况下长时间保存。本研究将生物、化学和计算方法相结合，为未来生物技术领域的创新研究和进展提供基础。水果蔬菜粮食保鲜已经有许多研究，最近沈教授课题组还发表了氢对韭菜保鲜的研究。这显然不是生物医学氢气应用的唯一场景，人们更会考虑这种气体对细胞保存，器官保存，甚至个体延长寿命的价值。当然这个研究更重要的现实意义是给氢气分子生物学建立了新范式，可能氢气医学进入分子生物学时代的开始。该研究来自希腊克里特岛大学生物系Kiriakos Kotzabasis（kotzab@uoc.gr）。Department of Biology, University of Crete, Voutes University Campus, GR-70013, Heraklion, Crete, GreeceZerveas S , Kydonakis E , Mente M S , et al. Hydrogen gas as a central on-off functional switch of reversible metabolic arrest – New perspectives for biotechnological applications[J]. Journal of Biotechnology, 2021(24).l 暴露在100%氢气环境中会引起代谢阻滞和停止生长。l 在100% 氢气条件下，微藻可以承受极端环境压力。l 在氢气气氛中，生物产物，如水果，可以保持数月不变质。
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